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污水COD近红外光谱定量分析的模型研究

作　者: 陈维维
导　师: 潘涛
学　校: 暨南大学
专　业: 应用数学
关键词: 制糖污水化学需氧量(COD) 近红外光谱 MWPLS
分类号: O433.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 40次
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内容摘要

制糖污水的直接排放会产生环境污染,化学需氧量(COD)是我国制糖污水排放的重要指标,但现有COD的检测方法需要化学试剂,操作复杂而且会产生二次污染。利用近红外光谱建立无需化学试剂、直接快速检测制糖污水COD的方法具有重要意义。本文侧重于相应的数学方法的应用研究。本文对样品进行了50次不同的定标集与预测集划分,并且以50个不同划分的模型效果的平均值作为模型的预测效果,分别采用偏最小二乘法(PLS)、Savitzky-Golay平滑偏最小二乘法(SG-PLS)进行在各个波段进行分析和建模,并且以预测均方根偏差(RMSEP)和预测相关系数(RP)优选出近红外污水COD的检测波段。最后在检测波段上运用移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)找出高信噪比的波段。本文结果表明在短波近红外波段(780-1100nm)上建模有很好的预测效果；并且在短波近红外波段(780-1100nm)上对光谱进行导数阶数为4,多项式次数为5,平滑点数为5的平滑后再进行MWPLS建模有最好的预测效果,其预测效果RMSEPAve、RP,Ave分别为25.4(mg/L)和0.969,对应的波段为810-1096nm,采用波长点数为144；在波段810-872nm建模有很好的预测效果,对光谱进行导数阶数次数为2,多项式次数为6,平滑点数为7的平滑后再进行PLS,其RMSEPAve、RP,Ave分别为28.7(mg/L),RP,Ave为0.959；对比在短波近红外波段(780-1100nm)建模,在高信噪比的波段810-872nm建模可以得到更简单的模型和更好的预测效果,并且可为设计专用小型近红外光谱分析仪的分光系统提供参考依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
第一章绪论  7-15
  1.1 研究背景和研究意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8
  1.3 研究目标、研究内容  8-9
  1.4 近红外光谱分析及相关的数学方法  9-15
第二章污水近红外光谱实验  15-18
  2.1 污水样品的收集  15
  2.2 实验仪器与实验条件  15-16
  2.3 实验  16-18
第三章污水近红外光谱分析建模  18-43
  3.1 近红外光谱分析框架  18
  3.2 定标集与预测集的划分  18-19
  3.3 模型评价指标  19-20
  3.4 PLS建模  20-24
  3.5 Savitzky-Golay平滑PLS建模  24-33
  3.6 移动窗口偏最小二乘法建模  33-43
第四章总结  43-45
  4.1 PLS模型  43
  4.2 SG-PLS模型  43-44
  4.3 MWPLS模型  44
  4.4 结论  44-45
参考文献  45-49
硕士期间发表的论文  49-50
致谢  50

污水COD近红外光谱定量分析的模型研究

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