【摘要】：數(shù)據(jù)庫(kù)因其具有大容量、高效和可靠等優(yōu)勢(shì)而受到各行業(yè)研究者的青睞,化學(xué)學(xué)科的快速發(fā)展與行業(yè)需求等也對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)提出了更高的要求,亟需建立各類化學(xué)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。其中,隨著激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技術(shù)和含能材料研究的發(fā)展,迫切需要建立LIBS數(shù)據(jù)庫(kù)、含能材料及其合成反應(yīng)路線數(shù)據(jù)庫(kù)等。本論文圍繞LIBS技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)在線分析、高性能含能材料的篩選與合成等方面存在的實(shí)際問題,將計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相結(jié)合,首先建立了基本型和冶金專屬型LIBS數(shù)據(jù)庫(kù),用于鋼材牌號(hào)和爐渣種類識(shí)別,構(gòu)建了LIBS光譜預(yù)處理與分析系統(tǒng)；其次建立了含能材料的基礎(chǔ)化合物數(shù)據(jù)庫(kù)、反應(yīng)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和譜圖數(shù)據(jù)庫(kù),并將其分別應(yīng)用于含能材料的篩選、虛擬合成和譜圖匹配分析,構(gòu)建了相關(guān)的軟件系統(tǒng)。該研究豐富了化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的研究?jī)?nèi)容,奠定了LIBS光譜儀器的研發(fā)及現(xiàn)場(chǎng)分析應(yīng)用的基礎(chǔ),為高性能含能材料的開發(fā)提供了新方法,亦可為冶金、地質(zhì)和石油等相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域的科研與生產(chǎn)提供信息、方法和技術(shù)支撐。全文共分四章,主要研究?jī)?nèi)容如下：1、以激光誘導(dǎo)擊穿光譜為研究對(duì)象,建立了基本型LIBS數(shù)據(jù)庫(kù)、冶金專屬型LIBS數(shù)據(jù)庫(kù),并將其分別用于鋼材牌號(hào)識(shí)別,提出了基于LIBS數(shù)據(jù)庫(kù)的元素比對(duì)法和基于LIBS數(shù)據(jù)庫(kù)的相似度匹配法;用于爐渣種類識(shí)別,提出了基于LIBS數(shù)據(jù)庫(kù)的變量重要性隨機(jī)森林法；以所構(gòu)建判別分析方法為基礎(chǔ),建立了LIBS光譜預(yù)處理與分析系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的鋼材牌號(hào)和爐渣種類判別分析方法相比較,該研究提出的三種方法均具有無(wú)需復(fù)雜樣品前處理、簡(jiǎn)單快速和準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)；所建立的LIBS光譜預(yù)處理與分析系統(tǒng)不僅可用于LIBS儀器數(shù)據(jù)快速處理,還可用于冶金、地質(zhì)、石油等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)樣品的自動(dòng)在線識(shí)別與定性分析。2、以含能材料為研究對(duì)象,分別建立了其基礎(chǔ)化合物數(shù)據(jù)庫(kù)、反應(yīng)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和譜圖數(shù)據(jù)庫(kù),將其分別應(yīng)用于含能材料篩選、虛擬合成和譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)管理。其中,將其用于含能材料篩選提出了基于基礎(chǔ)化合物數(shù)據(jù)庫(kù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)偏最小二乘和遺傳算法支持向量機(jī)用于含能化合物爆轟性能預(yù)測(cè)的方法,并以這兩種方法及其他建模方法為基礎(chǔ),構(gòu)建了含能材料性能預(yù)估系統(tǒng)；用于含能材料的虛擬合成,通過對(duì)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)的編碼方式、匹配算法、拆分規(guī)則等內(nèi)容的研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了含能化合物虛擬合成系統(tǒng)：用于含能材料譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)管理,依據(jù)化合物紅外光譜、質(zhì)譜等四類譜圖的特點(diǎn),研究了基于數(shù)據(jù)庫(kù)的快速譜圖匹配算法,建立了含能材料譜圖數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。研究表明,構(gòu)建的三種系統(tǒng)分別可用于含能材料的爆轟性能計(jì)算、虛擬合成及定性分析,具有操作簡(jiǎn)便、界面友好和運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),而且還具有可提高高性能含能材料篩選的命中率、縮短研發(fā)周期的特點(diǎn)。該研究豐富了化學(xué)計(jì)量學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)的研究?jī)?nèi)容,可為含能材料、功能材料和藥物的研發(fā)提供了新思路、方法和技術(shù)支撐。
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【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP311.13;TQ560.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2406890