近年來,全球工業(yè)快速發(fā)展和城市化的推進(jìn)引發(fā)了一系列環(huán)境問題,其中土壤重金屬鉛(Pb)污染引起了科研人員的廣泛關(guān)注。X射線熒光(XRF)光譜技術(shù)具有成本低、分析速度快、適合大面積監(jiān)測等優(yōu)勢,已被廣泛應(yīng)用在土壤污染檢測與生態(tài)環(huán)境保護(hù)等多個領(lǐng)域,發(fā)展前景廣闊,因此充分挖掘土壤XRF光譜信息具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,可為高效地進(jìn)行土壤污染檢測、土壤環(huán)境生態(tài)指標(biāo)參量反演及礦區(qū)重金屬污染早期預(yù)警等提供解決方案。目前關(guān)于XRF光譜研究大多集中在土壤重金屬濃度測量結(jié)果的精度評價和環(huán)境質(zhì)量評估,而對于土壤XRF光譜差異特征變化的深入分析研究較少。時頻分析可將時域復(fù)雜信號變換到頻率域空間,從頻率域角度檢測光譜、信號中存在的異常信息,是一種有效的譜差異特征變化檢測方法,其中,諧波分析(HA)可用于電磁信號去噪;平滑偽魏格納分布(SPWVD)可篩選合適的基函數(shù),突出信號時頻局域性細(xì)節(jié)特征。首先采用HA方法探究不同Pb濃度土壤XRF光譜的去噪效果,然后利用光譜的SPWVD研究實(shí)地采樣土壤樣品的去噪XRF光譜局部規(guī)律。研究結(jié)果表明:當(dāng)諧波分解次數(shù)為400時,土壤XRF光譜去燥效果較好并節(jié)省了時間,且保留了光譜的特征。土...

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圖1野外實(shí)地采樣土壤樣品分布

本次研究所使用的實(shí)地采樣樣品為內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市錫林郭勒盟某煤礦區(qū)周邊(44°00′13.34″N,116°00′18.21″E)的土壤(圖1),使用鍬采集0～20cm深度的表層土,每個樣品重復(fù)2點(diǎn)點(diǎn)位,樣品采集范圍主要分布在礦區(qū)內(nèi)部、礦區(qū)周邊(東北部、南部、....

圖2不同野外實(shí)地采樣土壤樣品的XRF光譜

HA最初由Jakubauska等提出,并較多應(yīng)用于機(jī)械及電力系統(tǒng)的信號檢測等[20]。根據(jù)諧波分析(HA)的定義,可以將光譜的HA近似理解為以正(余)弦曲線的疊加,即:HA將光譜分解為多個不同頻率的譜線,通過疊加不同頻率的譜線來表示原始光譜。合適的HA分解重構(gòu)次數(shù)可....

圖3土壤XRF光譜諧波分解示意圖

近幾年,Wigner-Ville分布在醫(yī)學(xué)、電氣、機(jī)械、地震等信號的處理中得到了廣泛應(yīng)用[19],Wigner-Ville分布在信號的頻率域分析中是發(fā)展較為成熟的一種方法,其表現(xiàn)為雙線性類時頻分布,可有效提取信號的局部信息,在信號局部能量聚集的時頻聯(lián)合分布的描述中....

圖4高斯模擬信號

以一組高斯模擬信號為例,如圖4所示,分別使用Wigner-Ville分布和平滑偽Wiger-Ville分布對其進(jìn)行分析變換,相應(yīng)的處理結(jié)果如圖5(a,b)所示,信號的Wigner-Ville分布中,交叉項(xiàng)的存在會產(chǎn)生“虛假信號”,掩蓋有效信息,而平滑偽Wiger-V....

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