本文關(guān)鍵詞：基于太赫茲時(shí)域譜物質(zhì)檢測技術(shù)及實(shí)驗(yàn)研究　出處：《燕山大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)(Terahertz time domain spectroscopy,THz-TDS)應(yīng)用于物質(zhì)探測時(shí),由于THz波特有的時(shí)域光譜分辨能力和無損探測能力,因此THz技術(shù)將為物質(zhì)檢測技術(shù)帶來廣闊前景。本文結(jié)合THz-TDS光譜實(shí)驗(yàn),對THz光學(xué)參數(shù)計(jì)算、THz光譜預(yù)處理、THz光譜的物質(zhì)分類識別、THz光譜的物質(zhì)定量分析等問題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。本文的主要研究工作如下:首先進(jìn)行了四類物質(zhì)的THz-TDS實(shí)驗(yàn)。觀察到不同溫度的牛血清白蛋白(BSA)樣本的THz光譜時(shí),發(fā)現(xiàn)THz吸收光譜可以反映蛋白質(zhì)分子內(nèi)部構(gòu)象解析疊及變性問題。采用自制氣室的THz-TDS系統(tǒng),對甲醇?xì)怏w進(jìn)行了THz實(shí)驗(yàn),觀察到這種有機(jī)氣體在THz波段有明顯的吸收峰。通過THz-TDS實(shí)驗(yàn)獲得了以鐵觀音、龍井、碧螺春、黃山毛峰、普洱茶、祁門紅茶為代表的六種茶葉的THz吸收光譜。對三類爆炸物(DNT,RDX,HMX)進(jìn)行THz時(shí)域光譜實(shí)驗(yàn),獲得它們在0.1~0.25THz范圍的THz吸收光譜。同時(shí)在光譜預(yù)處理階段,比較分析了一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)基線處理方式,同時(shí)比較了基于軟閾值濾波和硬閾值濾波小波去噪方式的優(yōu)劣。其次,對BSA的THz時(shí)域光譜和介電光譜參數(shù)采用主成分分析方法進(jìn)行降維處理。結(jié)果表明,介電損耗正切角比吸收系數(shù)、折射率和介電譜虛部的得分更能夠反映BSA與溫度的相關(guān)關(guān)系。利用介電損耗正切角的得分系數(shù)建立標(biāo)準(zhǔn)模型數(shù)據(jù)庫,并基于歐氏距離和擇近原則模糊識別方法,對待測樣品進(jìn)行了成功識別。研究結(jié)果獲得了一種不同溫度狀態(tài)下BSA新的識別方法。然后對甲醇?xì)怏w太赫茲光譜的定量分析過程中,提出采用結(jié)合遺傳算法和粒子群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對太赫茲吸收光譜進(jìn)行處理。分析結(jié)果表明,采用遺傳算法優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)的初始值和閾值的方式,比傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法收斂速度更快,網(wǎng)絡(luò)值與實(shí)際值的相關(guān)性更好,并且預(yù)測誤差更小。而粒子群算法優(yōu)化BP網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的相關(guān)系數(shù)更高,而且收斂速度更快。因此采用粒子群算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),是對甲醇類氣態(tài)小分子有機(jī)物的太赫茲光譜定量分析問題更加有效的方法。最后,由于傳統(tǒng)的支持向量機(jī)(SVM)以及最小二乘支持向量機(jī)(LS-SVM)對多組分茶葉的太赫茲光譜識別存在誤差率偏高的問題,分別采用遺傳算法和粒子群算法對向量機(jī)核參數(shù)尋優(yōu),研究結(jié)果表明,結(jié)合了粒子群尋優(yōu)的LS-SVM模型,是一種降低多組分茶葉識別誤差的方法。由于背景偏移和噪聲問題,導(dǎo)致原始茶葉THz光譜重疊率較高的問題,采用偏最小二乘法對THz光譜先進(jìn)行降維,再結(jié)合SVM和LS-SVM方法,比傳統(tǒng)SVM以及傳統(tǒng)的LS-SVM的誤差小、魯棒性更好。針對大量無標(biāo)識茶葉THz光譜樣本分類效果不理想,提出采用拉普拉斯流形算法改進(jìn)傳統(tǒng)SVM的方法,研究結(jié)果表明,改進(jìn)的方法提高了分類結(jié)果的準(zhǔn)確度。研究結(jié)果將為THz-TDS在食品品質(zhì)檢驗(yàn)和藥物質(zhì)量控制等物質(zhì)領(lǐng)域研究工作提供新的思路。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O433

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉松南;趙新穎;董曉倩;許雯雯;趙榕;;QuEChERS凈化-液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定茶葉中氯噻啉[J];色譜;2015年11期

2 毛斐;劉克克;高麗紅;;微波消解-氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測定茶葉中的總砷含量[J];河南預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志;2015年05期

3 張獻(xiàn)忠;葉田;高飛鷺;石伯陽;陳榮榮;;黃枝香鳳凰單樅茶葉揮發(fā)性香氣組分分析[J];農(nóng)產(chǎn)品加工;2015年19期

4 孫怡雯;鐘俊蘭;左劍;張存林;但果;;血凝素蛋白及抗體相互作用的太赫茲光譜主成分分析[J];物理學(xué)報(bào);2015年16期

5 楊天鳴;蘇蕊;付海燕;孫東磊;馬銀霞;張璐;黃國貞;;茶葉品種鑒別的近紅外光譜指紋圖譜模式識別方法[J];甘肅科技;2015年11期

6 王書濤;陳東營;魏蒙;王興龍;王志芳;王佳亮;;熒光光譜法和PSO-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在山梨酸鉀濃度檢測中的應(yīng)用[J];中國激光;2015年05期

7 詹洪磊;寶日瑪;戈立娜;趙昆;;利用太赫茲技術(shù)和統(tǒng)計(jì)方法鑒別地溝油[J];中國油脂;2015年04期

8 馬春前;許向東;鄒蕊矯;劉一客;何瓊;蔣亞東;黃銳;溫粵江;孫自強(qiáng);;有機(jī)官能團(tuán)的太赫茲光譜特征研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2015年04期

9 李武;胡冰;王明偉;;基于主成分分析和支持向量機(jī)的太赫茲光譜冰片鑒別[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年12期

10 王書濤;曾秋菊;宋浩兵;劉銘華;李梅梅;王麗媛;;基于SVM濾波器的吸收式甲烷檢測的信號去噪方法[J];中國激光;2014年09期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 和挺;張波;張存林;沈京玲;;危險(xiǎn)品的太赫茲光譜研究[A];第二屆全國危險(xiǎn)物質(zhì)與安全應(yīng)急技術(shù)研討會論文集[C];2013年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陳錫愛;太赫茲時(shí)域光譜及其成像檢測技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2012年

2 劉亦安;基于太赫茲技術(shù)的多相流檢測研究[D];浙江大學(xué);2010年

3 曹丙花;基于太赫茲時(shí)域光譜的檢測技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2009年

4 王艷斌;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在近紅外分析方法中的應(yīng)用及深色油品的分析[D];石油化工科學(xué)研究院;2000年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張傳義;太赫茲時(shí)域光譜法檢測SO_2和NH_3的研究[D];深圳大學(xué);2015年

2 藺磊;表面增強(qiáng)拉曼光譜（SERS）定性定量分析茶葉中農(nóng)藥殘留的方法研究[D];江西農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

3 何全華;基于太赫茲時(shí)域光譜技術(shù)的氨氣濃度檢測與分析研究[D];天津大學(xué);2013年

4 武宇亭;太赫茲波段物質(zhì)介電特性研究[D];山西大學(xué);2012年

5 李茜;三種軍用炸藥的太赫茲光譜研究[D];中北大學(xué);2012年

6 張琳;環(huán)化蛋白的熱穩(wěn)定性研究[D];上海交通大學(xué);2011年

7 鄧富勝;毒品及鎮(zhèn)靜類藥的THz光譜研究[D];首都師范大學(xué);2009年

8 梁美彥;利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別毒品的THz光譜[D];首都師范大學(xué);2009年

9 賈燕;用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別毒品和抗生素的太赫茲光譜[D];首都師范大學(xué);2007年

10 陳雷;THz波時(shí)域光譜法檢測有機(jī)氣體的研究[D];浙江大學(xué);2007年

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本文編號：1314020