基于熒光光譜的大氣生物氣溶膠組分識別方法研究
發(fā)布時間:2023-01-15 20:16
生物氣溶膠主要由大氣中的細(xì)菌、病毒、塵螨等構(gòu)成,是一種具有生命活性的特殊物質(zhì),主要分布于大氣對流層之中。生物氣溶膠在空氣中的擴(kuò)散與傳播有可能造成人類之間、人類與動物之間的流行性疾病傳播,比非生物氣溶膠具有更大的危害。為了有效對大氣中的生物氣溶膠進(jìn)行及時預(yù)警,需要對生物氣溶膠的種類進(jìn)行鑒別,并對其濃度進(jìn)行探測。激光雷達(dá)具有高時空分辨率的特點,加之激光與生物氣溶膠粒子的相互作用,使其成為大氣中生物氣氣溶膠觀測的重要手段之一。本文基于熒光光譜對大氣生物氣溶膠進(jìn)行組分識別研究。通過紫外波段激光誘導(dǎo)(266 nm波長)激發(fā)生物氣溶膠中含有的有機(jī)生物成分,得到熒光光譜有效信息,實現(xiàn)對大氣中生物氣溶膠主要成分的識別。由于不同種類的生物氣溶膠粒子具有不同特性的熒光光譜,被激發(fā)的生物氣溶膠粒子特征峰的范圍不同,可以作為成分識別的基礎(chǔ);诖髿饣夭ü庾V,論文提出了一種具有盲源分離功能的獨立成分分析算法,實現(xiàn)噪聲去除、基線漂移校正、拉曼回波光譜分離等預(yù)處理,從而得到混合熒光光譜信息。將提取后的拉曼光譜,混合熒光光譜與原始光譜進(jìn)行了對比,證明了獨立成分分析算法可以有效提取混合熒光光譜。本文利用遺傳算法對混合熒...
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
英文摘要
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本課題主要研究工作
2 激光誘導(dǎo)熒光機(jī)理
2.1 熒光效應(yīng)
2.2 激光誘導(dǎo)熒光光譜
2.3 常見的生物氣溶膠粒子熒光光譜
2.4 本章小結(jié)
3 熒光光譜預(yù)處理
3.1 光譜去噪
3.2 獨立成分分析
3.2.1 ICA概述
3.2.2 獨立分量分析理論基礎(chǔ)
3.2.3 獨立分量分析流程
3.3 光譜處理
3.3.1 提取拉曼信號
3.3.2 提取混合熒光信號
3.3.3 結(jié)果與分析
3.4 本章小結(jié)
4 熒光光譜識別
4.1 遺傳算法理論
4.2 算法設(shè)計
4.2.1 編碼和數(shù)據(jù)初始化
4.2.2 遺傳操作
4.2.3 基本流程
4.3 已知種類濃度識別
4.4 未知種類濃度識別
4.5 優(yōu)化算法
4.5.1 種群規(guī)模分析
4.5.2 收斂條件的影響
4.5.3 變異率的影響
4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 總結(jié)
5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要研究成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]不同紫外波段激發(fā)生物氣溶膠熒光雷達(dá)系統(tǒng)性能分析[J]. 王強(qiáng),何廷堯,華燈鑫. 光子學(xué)報. 2017(12)
[2]熒光激光雷達(dá)技術(shù)探測水面油污染系統(tǒng)仿真研究[J]. 景敏,華燈鑫,樂靜. 物理學(xué)報. 2016(07)
[3]生物戰(zhàn)劑/氣溶膠探測和識別系統(tǒng)綜述[J]. 楊輝,宗軍君,薛向鋒,侯智斌. 艦船電子工程. 2015(01)
[4]基于本征熒光測量的雙通道生物氣溶膠檢測技術(shù)研究[J]. 徐傲,熊超,張佩,廖小情,楊巍,趙永凱,黃惠杰. 光學(xué)學(xué)報. 2013(08)
[5]亞非地區(qū)沙塵和生物氣溶膠影響美國西部濕沉降[J]. 鄧彥閣. 中國環(huán)境科學(xué). 2013(05)
[6]基于獨立分量分析的混疊跳頻信號分離算法[J]. 陳超,高憲軍,李德鑫. 吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2008(04)
[7]獨立分量分析及其在核探測信號預(yù)處理中的應(yīng)用[J]. 鄒永祥,吳建平. 物探化探計算技術(shù). 2008(04)
[8]遺傳算法用于多組分拉曼光譜定量分析的研究[J]. 陳柳,張國平,周偉. 光學(xué)與光電技術(shù). 2008(03)
[9]基于獨立分量分析的單通道語音降噪算法研究[J]. 周成,劉釗. 激光與紅外. 2005(05)
[10]毛細(xì)管電泳聯(lián)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)檢測結(jié)直腸癌hMLH1基因突變[J]. 陸愛國,馮波,鄭民華,許國旺. 臨床檢驗雜志. 2005(01)
博士論文
[1]基于盲源分離的智能圖像處理技術(shù)研究[D]. 康志龍.河北工業(yè)大學(xué) 2017
[2]集群式生物氣溶膠監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 單超.中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 2015
[3]時域熒光擴(kuò)散光層析的基本理論與實驗研究[D]. 張麗敏.天津大學(xué) 2009
[4]戰(zhàn)時不確定性運輸路徑優(yōu)化研究[D]. 石玉峰.西南交通大學(xué) 2006
碩士論文
[1]熒光激光雷達(dá)大氣生物氣溶膠探測數(shù)據(jù)反演方法研究[D]. 陳穎穎.西安理工大學(xué) 2019
[2]激光誘導(dǎo)熒光探測氣溶膠裝置的研制及實驗研究[D]. 白同正.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]基于雙波長激發(fā)熒光光譜的花粉分類研究[D]. 朱江峰.浙江大學(xué) 2017
[4]基于盲源分離算法的過程監(jiān)測方法研究[D]. 楊笑天.東北大學(xué) 2015
[5]青島地區(qū)生物氣溶膠中微生物活性研究[D]. 邵倩.中國海洋大學(xué) 2013
[6]FastICA算法研究及其在語音信號分離中的應(yīng)用[D]. 張杰.湖南師范大學(xué) 2013
[7]大型模鍛壓機(jī)試驗平臺電控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 陳炘.重慶大學(xué) 2012
[8]機(jī)器人規(guī)劃與智能控制的研究及其仿真[D]. 李濤.安徽理工大學(xué) 2009
[9]基于獨立分量的胎兒心電信號提取[D]. 柴晶.鄭州大學(xué) 2009
[10]Fast-ICA模型及其在高光譜遙感污染弱信息分離中的應(yīng)用[D]. 王小冬.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2009
本文編號:3731445
【文章頁數(shù)】:63 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
英文摘要
1 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 本課題主要研究工作
2 激光誘導(dǎo)熒光機(jī)理
2.1 熒光效應(yīng)
2.2 激光誘導(dǎo)熒光光譜
2.3 常見的生物氣溶膠粒子熒光光譜
2.4 本章小結(jié)
3 熒光光譜預(yù)處理
3.1 光譜去噪
3.2 獨立成分分析
3.2.1 ICA概述
3.2.2 獨立分量分析理論基礎(chǔ)
3.2.3 獨立分量分析流程
3.3 光譜處理
3.3.1 提取拉曼信號
3.3.2 提取混合熒光信號
3.3.3 結(jié)果與分析
3.4 本章小結(jié)
4 熒光光譜識別
4.1 遺傳算法理論
4.2 算法設(shè)計
4.2.1 編碼和數(shù)據(jù)初始化
4.2.2 遺傳操作
4.2.3 基本流程
4.3 已知種類濃度識別
4.4 未知種類濃度識別
4.5 優(yōu)化算法
4.5.1 種群規(guī)模分析
4.5.2 收斂條件的影響
4.5.3 變異率的影響
4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
5.1 總結(jié)
5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要研究成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]不同紫外波段激發(fā)生物氣溶膠熒光雷達(dá)系統(tǒng)性能分析[J]. 王強(qiáng),何廷堯,華燈鑫. 光子學(xué)報. 2017(12)
[2]熒光激光雷達(dá)技術(shù)探測水面油污染系統(tǒng)仿真研究[J]. 景敏,華燈鑫,樂靜. 物理學(xué)報. 2016(07)
[3]生物戰(zhàn)劑/氣溶膠探測和識別系統(tǒng)綜述[J]. 楊輝,宗軍君,薛向鋒,侯智斌. 艦船電子工程. 2015(01)
[4]基于本征熒光測量的雙通道生物氣溶膠檢測技術(shù)研究[J]. 徐傲,熊超,張佩,廖小情,楊巍,趙永凱,黃惠杰. 光學(xué)學(xué)報. 2013(08)
[5]亞非地區(qū)沙塵和生物氣溶膠影響美國西部濕沉降[J]. 鄧彥閣. 中國環(huán)境科學(xué). 2013(05)
[6]基于獨立分量分析的混疊跳頻信號分離算法[J]. 陳超,高憲軍,李德鑫. 吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2008(04)
[7]獨立分量分析及其在核探測信號預(yù)處理中的應(yīng)用[J]. 鄒永祥,吳建平. 物探化探計算技術(shù). 2008(04)
[8]遺傳算法用于多組分拉曼光譜定量分析的研究[J]. 陳柳,張國平,周偉. 光學(xué)與光電技術(shù). 2008(03)
[9]基于獨立分量分析的單通道語音降噪算法研究[J]. 周成,劉釗. 激光與紅外. 2005(05)
[10]毛細(xì)管電泳聯(lián)合激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)檢測結(jié)直腸癌hMLH1基因突變[J]. 陸愛國,馮波,鄭民華,許國旺. 臨床檢驗雜志. 2005(01)
博士論文
[1]基于盲源分離的智能圖像處理技術(shù)研究[D]. 康志龍.河北工業(yè)大學(xué) 2017
[2]集群式生物氣溶膠監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 單超.中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院 2015
[3]時域熒光擴(kuò)散光層析的基本理論與實驗研究[D]. 張麗敏.天津大學(xué) 2009
[4]戰(zhàn)時不確定性運輸路徑優(yōu)化研究[D]. 石玉峰.西南交通大學(xué) 2006
碩士論文
[1]熒光激光雷達(dá)大氣生物氣溶膠探測數(shù)據(jù)反演方法研究[D]. 陳穎穎.西安理工大學(xué) 2019
[2]激光誘導(dǎo)熒光探測氣溶膠裝置的研制及實驗研究[D]. 白同正.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]基于雙波長激發(fā)熒光光譜的花粉分類研究[D]. 朱江峰.浙江大學(xué) 2017
[4]基于盲源分離算法的過程監(jiān)測方法研究[D]. 楊笑天.東北大學(xué) 2015
[5]青島地區(qū)生物氣溶膠中微生物活性研究[D]. 邵倩.中國海洋大學(xué) 2013
[6]FastICA算法研究及其在語音信號分離中的應(yīng)用[D]. 張杰.湖南師范大學(xué) 2013
[7]大型模鍛壓機(jī)試驗平臺電控系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 陳炘.重慶大學(xué) 2012
[8]機(jī)器人規(guī)劃與智能控制的研究及其仿真[D]. 李濤.安徽理工大學(xué) 2009
[9]基于獨立分量的胎兒心電信號提取[D]. 柴晶.鄭州大學(xué) 2009
[10]Fast-ICA模型及其在高光譜遙感污染弱信息分離中的應(yīng)用[D]. 王小冬.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2009
本文編號:3731445
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