1.一種瀝青蠟含量的紅外光譜校正模型雙向傳遞方法,包括如下步驟:
(1)樣品與光譜采集:收集瀝青樣品,在主光譜儀器上測(cè)得樣品集的紅外光譜數(shù)據(jù);使用Rank-KS方法選取S個(gè)樣品組成傳遞樣品集,在從光譜儀器測(cè)得傳遞樣品的紅外光譜數(shù)據(jù);
(2)模型傳遞:使用夾角度量-分段直接校正(SA-PDS)方法建立主儀器與從儀器之間的光譜傳遞模型;其中為最佳傳遞矩陣,Zt為Z經(jīng)校正后的校正光譜;光譜的傳遞分為兩個(gè)方向:一是從儀器向主儀器的傳遞,通過修正從儀器光譜匹配主儀器光譜;二是主儀器向從儀器的傳遞,通過修正主儀器光譜匹配從儀器光譜;前者光譜傳遞模型中Z為從儀器光譜,后者Z為主儀器光譜;
(3)評(píng)價(jià):使用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量瀝青樣品蠟含量,在主儀器建立瀝青蠟含量校正模型,通過模型預(yù)測(cè)驗(yàn)證集樣品的蠟含量,并計(jì)算其預(yù)測(cè)均方根誤差和標(biāo)準(zhǔn)偏差,以此來評(píng)價(jià)從儀器向主儀器傳遞的效果;通過修正后的主儀器光譜建立從儀器光譜的蠟含量校正模型;
(4)預(yù)測(cè):在從光譜儀器采集待測(cè)樣品的光譜,使用原始主儀器模型對(duì)修正后光譜作預(yù)測(cè),或使用新模型對(duì)原始光譜作預(yù)測(cè),均能得到待測(cè)瀝青樣品的蠟含量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于使用SA-PDS方法建立主儀器與從儀器全譜段紅外光譜的傳遞模型,其步驟如下:
A、使用PDS方法實(shí)現(xiàn)得到被匹配的目標(biāo)光譜和待修正的轉(zhuǎn)化光譜之間的數(shù)學(xué)關(guān)系;
A1、選擇目標(biāo)光譜Zm的第n個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)的吸光度矩陣為Zm,n;
A2、在轉(zhuǎn)化光譜矩陣Zs中的第n個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)左右分別擴(kuò)展一個(gè)大小為k的窗口,令Xs,n表示轉(zhuǎn)化光譜從n-k到n+k波長(zhǎng)點(diǎn)的吸光度矩陣Xs,n=[zs,n-k,zs,n-k+1,…,zs,n+k-1,zs,n+k];Xs,n與吸光度矩陣Zm,n構(gòu)造一個(gè)多元回歸模型Zm,n=Xs,n×bn;
A3、由最小二乘法(PLS)求解上述回歸方程,PLS方法中需要設(shè)置主因子數(shù);將所有的回歸系數(shù)bn(n=1,···q)置于轉(zhuǎn)換矩陣F的主對(duì)角線上,并將其它元素置為0,得到一個(gè)對(duì)角形矩陣其中q為總波長(zhǎng)點(diǎn)數(shù);
B、使用光譜夾角判定方法確定PDS參數(shù)值:PLS主因子數(shù)Nlv、傳遞樣本數(shù)Ns和窗口大小k,獲取最佳轉(zhuǎn)換矩陣其步驟為:
B1、確定PLS主因子數(shù):
Step1:k值設(shè)為默認(rèn)值7,傳遞樣本數(shù)Ns為最初采集的傳遞樣本數(shù)S,設(shè)置PLS主因子數(shù)Nlv的閾值為1~X,X一般小于15,將Nlv在閾值范圍內(nèi)變化,使用傳遞集樣品光譜,通過PDS方法計(jì)算得到轉(zhuǎn)換矩陣{Fp1,Fp2……,FpX};
Step2:選取m個(gè)樣品作為驗(yàn)證集,將驗(yàn)證集傳遞光譜Ztest通過不同傳遞矩陣{Fp1,Fp2……,FpX}修正得到{Zp1,Zp2……,ZpX};
Step3:計(jì)算每個(gè)驗(yàn)證集樣品目標(biāo)光譜zm和傳遞后光譜zt間的夾角值{θp1,θp2……,θpm},公式:其中<,>表示向量?jī)?nèi)積,arc表示反三角函數(shù),然后求取其平均值得到目標(biāo)光譜和由不同矩陣傳遞的光譜之間的夾角值
Step4:選擇值最小對(duì)應(yīng)的Nlv值為最終確定的PLS主因子數(shù)
B2、確定傳遞樣本數(shù):
Step1:PLS主因子數(shù)設(shè)置為傳遞樣本數(shù)Ns的閾值為2~S,將傳遞樣本數(shù)Ns在閾值范圍內(nèi)變化,用KS方法選取Ns個(gè)傳遞集樣品光譜,通過PDS方法計(jì)算得到轉(zhuǎn)換矩陣{Fs2,Fs3……,Fss};
Step2:將驗(yàn)證集傳遞光譜Ztest通過不同傳遞矩陣{Fs2,Fs3……,Fss}修正得到{Zs2,Zs3……,Zss};
Step3:計(jì)算得到目標(biāo)光譜和由不同矩陣傳遞的光譜之間的夾角值計(jì)算公式與得到相同;
Step4:選擇值最小對(duì)應(yīng)的Ns值為最終確定的傳遞樣本數(shù)
B3、確定窗口大小:
Step1:PLS主因子數(shù)設(shè)置為傳遞樣本數(shù)設(shè)置為窗口大小k的閾值為1~Y,Y小于20,將窗口大小k在閾值范圍內(nèi)變化,計(jì)算得到轉(zhuǎn)換矩陣{Fk1,Fk2……,FkY};
Step2:將驗(yàn)證集傳遞光譜Ztest通過不同傳遞矩陣{Fk1,Fk2……,FkY}修正得到{Zk1,Zk2……,ZkY};
Step3:計(jì)算得到目標(biāo)光譜和由不同矩陣傳遞的光譜之間的夾角值計(jì)算公式與得到相同;
Step4:選擇值最小對(duì)應(yīng)的k值為最終確定的窗口大小
B4、將最終確定的傳遞樣本數(shù)PLS主因子數(shù)和窗口大小代入PDS中,得到最佳的傳遞矩陣
C、通過光譜模型實(shí)現(xiàn)主儀器與從儀器之間的光譜轉(zhuǎn)換;若主儀器光譜為目標(biāo)光譜,則使用原始主儀器模型對(duì)修正后未知待測(cè)樣品從儀器光譜作預(yù)測(cè);若從儀器為目標(biāo)光譜,則通過修正的主儀器光譜建立新模型,對(duì)未知待測(cè)樣品從儀器光譜作預(yù)測(cè)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于:它適用于包括石油類產(chǎn)品、農(nóng)產(chǎn)品、食品或醫(yī)藥樣品的組分濃度的測(cè)定。