文档介绍：第期光语仪器与分析
小波去噪一微分法用于近红外光谱分析汽油辛烷值
田离友, 袁洪福‘褚小立‘刘俄颖“陆婉珍,
北京石油化工科学研究院北京油料研究所,北京
摘要微分法可以有效消除光谱背景和基线漂移,同时会增加光谱噪音小波变换具有很好去噪功能,本
文将微分法和小波变换结合用于近红外光谱分析重整汽油辛烷值。考察了微分噪音对辛烷值分析精度
的影响以及小波去噪对微分光谱的噪音扣除以及对辛烷值分析精度改善情况。结果表明,微分光谱可以
扣除原始光谱的基线漂移,提高分析精度,同时增加光谱的噪音噪音对分析精度影响很大。微分光谱经
过小波去噪处理后信噪比增加,辛烷值分析精度得到改善。
关键词近红外汽油辛烷值小波变换微分去噪
引言
在近红外分析中,由于原始光谱中含有与样品组成无关的信息,如电噪音、杂散光、样品背景干扰等。
为了消除噪音干扰、优化光谱信号,提高光谱分辨率和校正模型的分析精度和稳定性,人们提出了许多预
处理方法,比如一阶和二阶微分、平滑、和
。其中微分法,尤其是二阶微分法,可明显消除基线和背景的干扰,提高分析
精度,是近红外常用的光谱预处理方法但是原始光谱经微分后,噪音增大。小波变换是近几年来发展
较快的信息处理方法,具有很强的压缩和去噪功能〔。本文将小波变换与微分法结合,充分利用微分
的扣除背景干扰功能以及小波去噪功能,分析重整汽油辛烷值,旨在提高辛烷值的分析精度,关于这一点
目前还未见文献报道。
原理及实验部分
微分原理
首先选定微分窗口宽度,根据微分的定义和计算波长的微分,然后逐步移动」,依次分别计
算所有波长处的微分,得到微分光谱。
一阶微分数学表达式
二阶微分数学表达式
一

式中的表示第个样品的第个波长处的吸光度。
小波去噪原理
对含有噪音信号进行小波变换得到小波系数,通过阂值法除去小波系数中被认为是噪音的
小波系数,对去噪后的小波系数反变换得到滤噪后的信号。关于阔值的估测方法也有不少报
道〔。本文所用小波去噪的参数为母小波采用小波系的小波闭值的确定采用
方式,即史坦的无偏似然估计来计算域值采用软域值法即把小波系数的绝对值与闹值相比较,小于或
等于闭值的均为,大于闹值的小波系数变为该系数与闭值的差小波分解次数次。所有数据处理均
采用语言编制。
实验部分
样品收集个重整汽油光谱,其中个作为校正集个为验证集。
小波去噪一微分法用于近红外光语分析汽油辛烷值
仪器近红外光谱分析仪石油化工科学研究院研制和北京英贤公司生产,象元线形
阵列检测器,分辨率优于,光谱采集范围一,数据间隔。重整汽油光谱的测
量将重整汽油样品倒人玻璃样品他,稳定分钟,以空气为参比进行光谱扫描,扫描次数为次。
基础数据测定按照方法测定汽油辛烷值,方法重现性要求再现性要求
水平水平水平水平。
校正方法将重整汽油光谱数据进行二阶微分处理后,按照上述方法进行去噪处理,选用一定的光谱
区间,利用偏最小二乘法校正方法建立模型,分析重整汽油的辛烷值。通过比较校正集标准
偏差和验证集标准偏差来评价模型性能。
艺,一一
石二
一
为校正集的样品数目,为验证集的数目。
结果与讨论
微分的作用
近红