收藏本站
《南开大学》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

复杂信号解析与建模方法研究

刘智超  
【摘要】: 长期以来,复杂体系重叠信号的定性、定量分析一直是分析化学领域中极具挑战性的问题。随着仪器技术的发展,分析体系复杂程度的不断提高,建立高效的信号解析手段具有十分重要的意义。而利用信号解析算法以及多元校正方法都可以达到重叠信号定性、定量分析的目的。本论文以复杂体系的气相色谱—质谱联用(GC-MS)信号和近红外光谱(NIR)信号为研究对象,建立了一系列适合复杂体系重叠信号定性、定量分析的方法,并对复杂体系的高通量分析进行了尝试和深入研究,为复杂重叠信号的定性、定量分析提供了有效的工具。具体内容主要包括以下几个方面: (1)将因子分析中“窗口”的思想与独立成分分析(ICA)相结合,提出了用于复杂GC-MS信号解析的WICA方法。即首先在单一组分存在的窗口下,提取组分的质谱信息,然后利用提取质谱中的选择性荷质比计算组分相应的色谱信息,如此所有组分的信息可以按照保留时间的方向依次得到。将提出的WICA方法成功用于杀虫剂以及烟草重叠GC-MS信号的解析,并与适应性免疫算法(AIA)进行比较,结果表明WICA方法对于严重重叠的GC-MS信号具有很强的解析能力。 (2)针对化学信号非负的特点,提出了NNICA方法,即首先利用ICA方法对体系的信息进行提取,然后利用后旋转策略使提取的信息非负。将NNICA方法用于两种重叠分析化学信号,即药片拉曼光谱信号以及烟气GC-MS信号中化学信息的提取。实践证明,在没有先验知识的情况下,NNICA可以有效地提取复杂分析化学信号中的有用信息,为复杂体系重叠信号解析提供了新的手段。 (3)基于自适应免疫算法(AIA),提出一种非负免疫算法(NNIA)用于复杂重叠GC-MS信号的高通量分析。由于非负校正的特点,无需过分考虑色谱分离条件,在快速洗脱的条件下,重叠信号中的组分信息可以按照保留时间的方向依次得到,这为实现复杂体系重叠GC-MS信号的高通量解析提供了可能。将提出的NNIA方法成功用于6组分模拟GC-MS信号以及40种农药混合物的GC-MS信号的解析,结果表明,NNIA可以有效解析复杂体系重叠GC-MS信号,为复杂体系重叠GC-MS信号的高通量分析提供新的途径。 (4)基于样本在蒙特卡洛交叉验证中的统计规律提出了一种奇异样本的识别方法,即首先利用蒙特卡洛交叉验证建立一定数量的模型,然后按照预测误差平方和(PRESS)排序并统计每个样本在不同模型中的出现频次。由于奇异样本的特殊性,其出现频次将与正常样本具有显著差异。而后通过对四组数据进行考察,结果表明:此方法可以有效地识别近红外光谱中的奇异样本,比常用的留一法交叉验证(LOOCV)方法具有更强和更准确的识别能力。 (5)提出了独立因子诊断(IFD)方法,用于考察复杂近红外光谱PLS模型因子数对模型预测能力的影响。结果表明,高次序的因子数对预测结果的贡献最大,但是低次序的因子数对预测的贡献也不能忽略。通过对三组近红外光谱数据的考察,结果表明,IFD方法可以有效地评价偏最小二乘(PLS)模型中各个因子数对模型的贡献,进而给出合适的因子数。此外,对于复杂近红外光谱PLS模型较大的因子数有利于提高模型的预测能力而并没有明显的过拟合现象发生。 (6)提出了权重多尺度回归方法(WMR)用于复杂体系近红外光谱的多元校正。即利用小波变换建立多个频率的子模型,然后利用PLS对每个频率子模型建模,最后利用加权平均的策略得到最终的预测结果。而后将WMR方法应用到烟草近红外光谱上,并与光谱预处理后的PLS方法进行比较,WMR方法无论在预测能力还是在模型稳健程度方面都得到了明显的改善,有望成为复杂近红外光谱建模的有效工具。
【学位授予单位】:南开大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O651

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李艳坤;邵学广;蔡文生;;基于多模型共识的偏最小二乘法用于近红外光谱定量分析[J];高等学校化学学报;2007年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曾晓丹;张盈娇;夏陈;王自鹏;曹阳;;草鱼鱼鳞提取鸟嘌呤的工艺和质量研究[J];现代农业科技;2012年01期
2 邢志娜;王菊香;申刚;叶勇;刘洁;;改进偏最小二乘法在航空煤油的近红外光谱分析中的应用[J];兵工学报;2010年08期
3 索少增;刘翠玲;李慧;;近红外光谱技术检测农产品农药残留量的研究[J];北京工商大学学报(自然科学版);2010年06期
4 张贺龙;邸旭;石晓光;郑峰;宦克为;;基于小麦近红外漫反射光谱的小波阈值去噪方法研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2010年04期
5 董冰;付跃刚;张贺龙;邸旭;石晓光;;基于小波阈值去噪的光谱模型评价方法研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年01期
6 张其可;戴连奎;;用于近红外校正模型的训练样本选择[J];传感技术学报;2006年04期
7 许瑞雪;吴玉英;樊永明;张学铭;;毛白杨材性的近红外光谱分析研究[J];中华纸业;2009年15期
8 阎继鹏;吴玉英;张学铭;樊永明;;三倍体毛白杨木素和苯醇抽提物的近红外光谱法测定[J];中华纸业;2010年10期
9 孟莉莉;姚春丽;罗立强;李达;;近红外光谱分析法预测欧美杨的制浆性能[J];中华纸业;2010年24期
10 张翠;柴欣生;;近红外光谱法快速测定甘蔗渣水分和糖分含量[J];中华纸业;2011年22期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐晋力;曹丽;;有机溶液近红外光谱定量分析的温度校正方法[A];中国仪器仪表学会第十三届青年学术会议论文集[C];2011年
2 贺城;韩鲁佳;杨增玲;陈龙健;黄光群;;近红外光谱法在线检测秸秆和煤混燃物中秸秆含量[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 刘洁;李小昱;李培武;王为;张荣荣;张军;;数据处理方法在近红外光谱分析中的应用进展[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
4 查付政;李雷;;基于改进自然梯度的独立分量分析算法[A];中国电子学会第十五届信息论学术年会暨第一届全国网络编码学术年会论文集(上册)[C];2008年
5 吕苗荣;古德生;彭振斌;;语音信号基本处理单元的选择与应用[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2007年
6 颜辉;陈斌;金尚忠;;基于MR的主成分结合支持向量机鉴别蚕茧雌雄的研究[A];第九届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2007年
7 邵学广;;复杂植物样品的近红外光谱分析方法研究[A];中国化学会第十四届有机分析及生物分析学术研讨会会议论文摘要集[C];2007年
8 邵学广;刘智超;景明;徐恒;;复杂信号解析与建模方法研究[A];中国化学会第26届学术年会分析化学分会场论文集[C];2008年
9 刘智超;蔡文生;邵学广;;基于小波变换多模型的近红外光谱共识建模方法研究[A];中国化学会第26届学术年会化学信息学与化学计量学分会场论文集[C];2008年
10 景明;蔡文生;邵学广;;Multiblock偏最小二乘方法的新应用[A];第十届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 何文;近红外漫反射光谱结合PLS-ANN算法对药物有效成分的定量分析测定[D];郑州大学;2010年
3 吕丹;利用近红外光谱进行羊绒与羊毛的鉴别技术研究[D];北京服装学院;2010年
4 李舸;基于可见/近红外光谱的外来入侵植物鉴别研究[D];浙江大学;2011年
5 穆海洋;多源光谱融合水质分析的多模型组合建模方法[D];浙江大学;2011年
6 陈明林;基于便携式近红外光谱仪的水果内部品质无损检测研究[D];浙江大学;2010年
7 荣正勤;甜叶菊糖甙含量近红外光谱定量预测模型的创建及应用[D];浙江大学;2011年
8 宋丽华;花生籽仁蛋白质含量近红外光谱模型的建立及育种应用[D];河北农业大学;2011年
9 李扬;基于中红外光谱技术监测生物乙醇发酵过程:乙醇和葡萄糖含量的测定[D];吉林大学;2011年
10 刘冰;近红外光谱法在涪陵榨菜品质检测方面的应用研究[D];西南大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 柴丽娜,齐小明;几种冬小麦幼苗转化酶活性与抗旱性关系的初探[J];北京农学院学报;1999年02期
2 齐小明,张录达,柴丽娜;主成分──逐步回归法在近红外光谱定量分析中应用的研究[J];北京农学院学报;1999年02期
3 何锡文,陈鼎,杨万龙,张贵珠,于贵英,史慧明;傅里叶变换技术在紫外可见光谱区的应用[J];分析化学;1994年01期
4 卢小泉,莫金垣;分析化学计量学中的新方法─—小波分析[J];分析化学;1996年09期
5 蔡文生,邵学广,赵贵文,张懋森;遗传算法及其在分析化学中的应用[J];分析化学;1997年02期
6 闵顺耕,谢秀娟,周学秋,李力,严衍禄;近红外漫反射光谱的小波变换滤波[J];分析化学;1998年01期
7 褚小立,袁洪福,王艳斌,陆婉珍;遗传算法用于偏最小二乘方法建模中的变量筛选[J];分析化学;2001年04期
8 亓云鹏,吴玉田,柴逸峰,李通化;混合线性分析法的原理及应用[J];分析化学;2002年04期
9 王宏,李庆波,刘则毅,徐可欣;遗传算法在近红外无创伤人体血糖浓度测量基础研究中的应用[J];分析化学;2002年07期
10 李博岩,梁逸曾,胡芸,谢培山,俞汝勤,李发美,孙沂;中药色谱指纹图谱组分保留时间漂移的校准[J];分析化学;2004年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邵学广;刘智超;蔡文生;;免疫算法:一种新的多组分重叠色谱信号的解析方法[J];色谱;2009年05期
2 徐广通,沈师孔,陆婉珍,殷宗玲;近红外光谱在清洁汽油生产控制分析中的应用[J];石油炼制与化工;2001年06期
3 李庆波,汪韆,徐可欣,王斌;牛奶主要成分含量近红外光谱快速测量法[J];食品科学;2002年06期
4 钱枫;肖海龙;付永强;周新奇;;近红外光谱快速筛查奶粉中三聚氰胺定性模型研究[J];中国卫生检验杂志;2011年05期
5 金同铭;苹果中主要糖类的非破坏分析[J];食品科学;1996年02期
6 徐广通,袁洪福,陆婉珍;CCD近红外光谱谱图预处理方法研究[J];光谱学与光谱分析;2000年05期
7 卢家炯,黎庆涛;近红外光谱技术在制糖工业应用动态[J];广西蔗糖;2000年01期
8 于丽燕,方如明,陈斌;近红外光谱透射法测定酱油的主要成分[J];食品科技;2001年01期
9 王菊香,申刚,邢志娜;近红外光谱快速测定混胺组分含量[J];分析化学;2004年04期
10 王多加,周向阳,金同铭,胡祥娜,钟娇娥,吴启堂;近红外光谱检测技术在农业和食品分析上的应用[J];光谱学与光谱分析;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐云;王一鸣;吴静珠;;基于近红外光谱的未知类别样品聚类方法研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
2 王晓燕;韩鲁佳;黄光群;;基于近红外光谱的鸡粪工厂化堆肥过程理化指标速测分析研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
3 邵学广;卞希慧;蔡文生;;近红外光谱多元校正方法研究[A];第十一届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2011年
4 熊来怡;胡耀华;刘聪;陈康乐;郭康权;;近红外光谱检测猪肉挥发性盐基氮含量及其品质安全判别研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
5 田高友;;轻质石油燃料质量指标近红外光谱分析方法标准研究[A];科学仪器服务民生学术大会论文集[C];2011年
6 路春霞;刘源;孙晓红;潘迎捷;赵勇;;基于培养液的傅里叶变换近红外光谱指纹区分食源性致病菌的研究[A];中国食品科学技术学会第八届年会暨第六届东西方食品业高层论坛论文摘要集[C];2011年
7 李祥辉;林振宇;林燕琴;林艺冰;杨方;王丹红;陈国南;;傅里叶近红外光谱结合化学计量学快速检测食品中的塑化剂[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
8 董文江;倪永年;;近红外光谱结合化学计量学检测和定量中药白前的两种混伪品[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
9 赵艳茹;张淑娟;余克强;;基于近红外光谱的山楂SSC动态检测研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 毛志毅;蔡文生;邵学广;;基于小波变换的复杂体系近红外光谱定量分析方法研究[A];中国化学会第28届学术年会第14分会场摘要集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李犁;近红外光谱专业委员会云南物联站成立[N];云南日报;2011年
2 记者 王晓冬;桂林:近红外初筛中药命中率达90%[N];中国医药报;2010年
3 记者 王丹;我国药品快检技术国际领先[N];健康报;2009年
4 杨洪军;中药质量控制技术与方法[N];中国中医药报;2007年
5 吴玉田殷学平;中药质量控制又添新武器——小波变换近红外光谱分析系统[N];中国医药报;2004年
6 杜英峰 张兰桐;现代分离分析技术在中药研究中各领风骚[N];中国医药报;2005年
7 贺浪冲 田颂九;中药分析研究初步形成特色[N];中国医药报;2007年
8 范世福;分析仪器发展应顺应现代科技趋势[N];中国机电日报;2001年
9 澳门大学中华医药研究所 王一涛 李绍平;适应中药国际拓展的质量控制[N];医药导报(中药报);2003年
10 记者 余彬 通讯员 张海东 邓小梅;武大千余毕业博士硕士留鄂工作[N];湖北日报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘智超;复杂信号解析与建模方法研究[D];南开大学;2009年
2 樊景超;苹果果实病害近红外光谱信息获取与识别模型研究[D];中国农业科学院;2011年
3 樊玉霞;猪肉肉糜品质与安全可见/近红外光谱快速检测方法的实验研究[D];浙江大学;2011年
4 贺英;基于半监督和迁移学习的近红外光谱建模方法研究[D];中国海洋大学;2012年
5 黄富荣;人体血液胆固醇、甘油三酯近红外光谱无试剂分析方法研究[D];暨南大学;2010年
6 王志阳;约束独立成分分析及其在滚动轴承故障诊断中的应用[D];上海交通大学;2011年
7 张龙;植源性农产品溯源以及鉴别技术研究[D];浙江大学;2012年
8 勾轶;基于免疫算法和多传感器信息融合的电机故障综合诊断方法研究[D];沈阳工业大学;2010年
9 柳俊;近红外光谱分析技术在白芍中药配方颗粒制备过程中的应用研究[D];广州中医药大学;2011年
10 谈爱玲;水中石油类污染物光纤光谱检测方法的研究[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 闫灵;基于近红外光谱的转基因菜籽油快速鉴别机理研究[D];西南大学;2010年
2 钱磊;基于USB的近红外脑组织血氧检测系统的研制[D];武汉理工大学;2010年
3 丁家欣;中药炮制辅料蜂蜜质量分析的近红外光谱实验研究[D];中国中医科学院;2010年
4 张华秀;近红外光谱法快速检测牛奶中蛋白质与脂肪含量[D];中南大学;2010年
5 惠娜;近红外光谱分析技术在党参及复方丹参片质量控制中的应用[D];兰州大学;2011年
6 朱丽;造纸用毛白杨综纤维素含量的近红外光谱预测模型[D];北京林业大学;2011年
7 王奇云;柴油十六烷值近红外机理模型开发[D];中国石油大学;2010年
8 潘建超;近红外光谱分析技术对痰热清注射液配方药材的质量控制研究[D];华东理工大学;2010年
9 李有志;三倍体毛白杨NIR预测及制浆造纸性能评估[D];北京林业大学;2011年
10 陈玲玲;近红外无创血糖浓度检测技术的初步研究[D];黑龙江大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026