《近紅外透射光譜測(cè)量中溫度校正方法的研究》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《近紅外透射光譜測(cè)量中溫度校正方法的研究（22頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、近紅外透射光譜測(cè)量中溫度校正方法 的研究 目錄 課題研究的 背景和意義 溫度對(duì)于光 譜影響的物 理基礎(chǔ)與定 量測(cè)量 消除近紅外 光譜溫度影 響的方法研 究 總結(jié)與展望 一、課題研究的背景和意義 課題研究的背景和意義 無 損耗 快速 高 效 可實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè) 可多次 測(cè)量 近紅外無創(chuàng)血 糖測(cè)量的優(yōu)勢(shì) 缺點(diǎn)之一 易受干擾 課題研究的背景和意義 干擾 溫度影 響 濕度影 響 其他干 擾 儀器漂 移 測(cè)量位 置改變 二、 溫度對(duì)于光譜影響的物 理基礎(chǔ) 與定量測(cè)量 溫度對(duì)于光譜影響的物理基礎(chǔ) 與定量測(cè)量 在純吸收介質(zhì)中 令 以葡萄糖水溶液的吸光度為例，當(dāng)溫度與濃度同時(shí)變化，吸光度變化量為 則 因此可將葡萄糖
2、水溶液中的溫度影響分為兩部分 溫度對(duì)水的影響部分 溫度對(duì)葡萄糖的影響部分 溫度對(duì)于光譜影響的物理基礎(chǔ) 與定量測(cè)量 4000mg/dL葡萄糖水溶液不同溫度下的吸光度曲線 溫度對(duì)于光譜影響的物理基礎(chǔ) 與定量測(cè)量 葡萄糖濃度 1 變化對(duì) 葡萄糖的影 響 AT,g 基準(zhǔn)溫度下該 濃度葡萄糖引 起吸光度變化 溫度變化引 起的葡萄糖 濃度誤差 相對(duì)誤差百 分比 1000mg/dL -0.000093 -0.00234 37mg/dL 3.7% 2000mg/dL -0.00017 -0.00437 78mg/dL 3.9% 3000mg/dL -0.00020 -0.00742 82mg/dL 2.7%
3、4000mg/dL -0.00027 -0.0105 109mg/dL 2.7% 5000mg/dL -0.00042 -0.0134 157mg/dL 3.1% 1156nm處葡萄糖水溶液中的吸光度變化量 溫度對(duì)于光譜影響的物理基礎(chǔ) 與定量測(cè)量 在 1156nm吸收峰位置處， 1 溫度 變化引起的水吸光度變化 量相當(dāng)于 1000mg/dL的葡萄糖濃度變化，遠(yuǎn)大于單位溫度變 化引起的葡萄糖 吸光度變化 ，在 一定溫度范圍內(nèi)， 線性疊加 到原溶液吸光度 上。溫度 變化引起吸光度改變部分與葡萄糖 濃度 變化引起的吸光度變化量在一定程度上相互獨(dú)立。 三、 消除近紅外光譜溫度影 響的方法研究 消除近紅
4、外光譜溫度影響的方法研究 1.測(cè)量數(shù)據(jù) 測(cè)量光譜數(shù)據(jù)矩陣 X X=XP+XQ+R XP,XQ,R分別對(duì)應(yīng)有用信息響應(yīng)，干擾信息響應(yīng)，及冗余信息 去除冗余信息（光譜漂移等） 2.提取溫度 信息 取任一濃度的不同溫度的光譜數(shù)據(jù)分別與其基準(zhǔn)溫度數(shù)據(jù)差分建立溫度差分矩陣 對(duì)于溫度協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解，選取右奇異矩陣的前 c列作為溫度信息，求取 干擾子空間 Q 3.提取有用 信息 從原始光譜 X中去除干擾響應(yīng) XQ得到有用的信息 XP作為新光譜數(shù)據(jù) 4.新光譜數(shù) 據(jù)建模 基準(zhǔn)溫度下新光譜數(shù)據(jù)與偏最小二乘法結(jié)合建模預(yù)測(cè)所有溫度的數(shù)據(jù) 外部參數(shù)正交化方法（ EPO） 消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 1
5、.測(cè)量數(shù)據(jù) 測(cè)量光譜數(shù)據(jù)矩陣 X，并將所有數(shù)據(jù)進(jìn)行中心化 2.濾波變換 取任一溫度與基準(zhǔn)溫度的不同濃度的光譜數(shù)據(jù)建立溫度差分矩陣 對(duì)于溫度協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解，將對(duì)角矩陣進(jìn)行濾波變換 3.提取有用 信息 利用新對(duì)角矩陣與左奇異矩陣獲得濾波矩陣 G，新光譜矩陣為 GX 4.新光譜數(shù) 據(jù)建模 基準(zhǔn)溫度 下新光譜數(shù)據(jù)用偏最小二乘法建模去預(yù)測(cè)所有溫度的數(shù)據(jù) 廣義最小二乘加權(quán)法 (GLSW) 消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 葡萄糖水溶液不同建模方法的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比 建模預(yù)測(cè)方法 建模 樣品 數(shù)量 主成 分?jǐn)?shù) 量 預(yù)處理 樣品數(shù) 量 預(yù)測(cè)均方根誤差（ RMSEP） 30 32 34 36 38 所有溫
6、度 直接用 30 的 數(shù)據(jù)建模 6 2 92.2 165.7 330.5 550.5 886.9 497.0 所有溫度的數(shù) 據(jù)全局建模 30 2 109.2 115.3 101.4 94.8 102.8 104.9 GLSW處理后 30 數(shù)據(jù)建模 6 1 12 119.5 126.3 111.1 104.2 113.1 106.9 EPO處理后 30 數(shù)據(jù) 建模 6 1 5 70.3 75.1 62.5 62.0 57.0 65.7 （溫度范圍是 30,32,34,36,38 ，濃度范圍 0,1000,2000,3000,4000,5000mg/dL） 消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 外部參
7、數(shù)正交化處理前后的葡萄糖溶液吸光度（ 4000mg/dL） EPO 溫度差分 溫度差分 約 4% 約 0.04% 化學(xué)計(jì)量學(xué)方法消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 仿 體（脂肪乳溶液）的 吸收光譜測(cè)量 化學(xué)計(jì)量學(xué)方法消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 脂肪乳溶液不同建模方法的預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比 建模預(yù)測(cè)方法 建模樣 品數(shù)量 主成分 數(shù)量 預(yù)測(cè)均方根誤差（ RMSEP） 30 32 34 36 38 所有溫度 用 30 的數(shù)據(jù) 直接 建模 6 2 180.2 237.9 398.4 634.6 892.2 537.9 全溫度 數(shù)據(jù) 的 全局 建模 30 2 210.2 202.5 194.3 194.1
8、186.4 197.7 EPO處理后 30 數(shù)據(jù) 建模 6 1 165.5 166.6 163.9 162.2 162.2 164.1 （溫度范圍是 30,32,34,36,38 ，葡萄糖濃度范圍 0,1000,2000,3000,4000,5000mg/dL） 化學(xué)計(jì)量學(xué)方法消除近紅外光譜溫度影響的方法研究 外部參數(shù)正交化處理前后的脂肪乳溶液吸收光譜 EPO 溫度差分 溫度差分 約 20% 約 5% 四、總結(jié)與展望 總結(jié)與展望 總結(jié)： 1.本文對(duì)于溶液中的吸光度進(jìn)行了理論分析 與分解，分解后定量地分析了溫度對(duì)于溶質(zhì) 和溶劑影響 2.采用外部參數(shù)正交化方法對(duì)于不同溫度下 葡萄糖水溶液與脂肪乳溶液的吸收光譜進(jìn)行 了處理，改善了溫度干擾下的近紅外光譜預(yù) 測(cè)精度。 總結(jié)與展望 展望 1.本文提及的方法已驗(yàn)證可應(yīng)用于透射光譜 中的溫度校準(zhǔn)，可以嘗試將本方法應(yīng)用于混 濁介質(zhì)或人體的反射光譜測(cè)量中 2.本方法可有效消除溫度干擾，可進(jìn)一步實(shí) 驗(yàn)將其應(yīng)用到濕度，測(cè)量位置變化等外界干 擾的消除中。 請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！
近紅外透射光譜測(cè)量中溫度校正方法的研究
