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《中国石油大学(北京)》 2017年
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太赫兹技术在牧草品种及种间差异检测中的应用

任慧  
【摘要】:牧草品种的鉴定是草业科学研究中的一项基本内容,光谱检测是一种非常重要的能够揭示物质特性的无损检测方法。本研究主要是利用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术结合多元化学计量方法,对3个类别22种牧草品种进行鉴定识别和分析,主要结论如下:首先,通过实验测试获得14种苜蓿牧草品种在太赫兹波段的时域谱,计算获得其在0.1~1.4 THz有效波段的折射率和吸收系数等光谱参数。从图谱中可以看出不同种类的苜蓿牧草的时间延迟和振幅衰减各不相同,吸收谱线斜率呈单调递增,且折射率光谱存在明显差异。在此基础上,本文还结合化学计量方法聚类分析(CA)和主成分分析(PCA)进行了辅助验证,根据聚类计算结果,揭示蛋白质含量是影响苜蓿草种折射率谱的重要因素之一;同时PCA方法中的PC1分值可用来说明牧草间的差异性。由此可知,太赫兹时域光谱结合化学计量方法可对牧草种子之间的相似相异性进行定性分析。其次,测试了百脉根、柠条、毛苕籽、沙打旺和羊柴五种常见的豆科牧草种子在太赫兹波段的时域谱,计算得到各样品的吸收系数和折射率等光谱参数。发现在0.2~1.4 THz有效频域范围内,样品的吸收谱线同样以不同的斜率单调递增,且样品的折射率之间存在较大的差异。同时通过偏最小二乘回归(PLSR)分析发现,利用折射率光谱建立的PLS模型预测效果最好,其相关系数(R)和均方根误差(RMSE)分别为0.9983和0.3157,更能准确鉴定未知样品的种类。此外,本研究还将3种禾本科牧草的太赫兹光谱和傅里叶红外光谱(FTIR)进行对比分析,以此来探讨THz-TDS作为红外光谱的辅助手段在牧草鉴定识别方面的潜在应用,从而进一步说明THz-TDS技术进行牧草品种及种间差异鉴定识别的可行性,为建立牧草品种的太赫兹光谱数据库做了了一些探索。
【学位授予单位】:中国石油大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O441;S54

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【参考文献】
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