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文献类型

2 篇 学位论文

馆藏范围

2 篇 电子文献
0 种 纸本馆藏

日期分布

学科分类号

2 篇 理学
- 2 篇 化学
2 篇 工学
- 2 篇 化学工程与技术
- 1 篇 光学工程
- 1 篇 仪器科学与技术
- 1 篇 电子科学与技术（可...

主题

2 篇 光谱标定模型
1 篇 原位红外光谱检测
1 篇 数据驱动建模
1 篇 在线监测
1 篇 近红外光谱
1 篇 结晶溶液浓度
1 篇 软件界面设计
1 篇 小波函数回归
1 篇 干燥过程检测
1 篇 半监督学习

机构

2 篇 大连理工大学

作者

1 篇 穆国庆
1 篇 裴小静

语言

2 篇 中文

检索条件"主题词=光谱标定模型"

共 2 条记录，以下是1-10 订阅

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详细简洁

排序：

干燥与发酵过程的近红外光谱检测建模与应用

干燥与发酵过程的近红外光谱检测建模与应用

引用

作者：穆国庆大连理工大学

学位级别：博士

近红外(near-infrared.缩写NIR)光谱技术由于具有无损检测、分析速度快、以及不需要对样本预处理等优点,近年来越来越多地应用于工业批次生产工艺如颗粒物干燥和生物发酵过程等。然而现有的NIR光谱分析方法主要基于采集样本做离线检测,... 详细信息

近红外(near-infrared.缩写NIR)光谱技术由于具有无损检测、分析速度快、以及不需要对样本预处理等优点,近年来越来越多地应用于工业批次生产工艺如颗粒物干燥和生物发酵过程等。然而现有的NIR光谱分析方法主要基于采集样本做离线检测,不能用于在线检测或会产生较大的测量误差,亦不能用于在线质量监测。本文以批次颗粒流化床干燥(fluidized bed drying,缩写FBD)过程和葡萄糖发酵过程为检测对象,对于采用原位NIR光谱技术在线测量批次干燥过程颗粒含水量、葡萄糖发酵过程主要组分含量的标定建模和在线监测方面开展研究工作,主要研究内容和贡献如下:(1)针对采用NIR光谱检测干燥过程的颗粒含水量受到操作条件影响的问题,提出一种结合工况条件的光谱标定建模方法,以保证实时在线测量的准确性。通过将两个重要的操作条件,即FBD内膛温度和加热量,与原位实时采集的近红外光谱一起与作为光谱标定的建模变量,给出一种偏最小二乘(partial least squares,缩写PLS)回归建模方法。为了消除实际检测中出现测量异常值带来的不利影响,提出一个中位数绝对百分比误差(median-absolute-percentage-error,缩写MdAPE)指标以确定PLS模型的最佳潜变量数。由此建立的光谱标定模型能对在不同操作条件下的颗粒含水量达到较好的拟合和预测效果。通过在相似和不同操作条件下的批次硅胶颗粒FBD过程检测实验,验证该方法的有效性和相对于现有离线检测方法的优点。(2)针对一些批次颗粒FBD过程难以采集充足标签样本进行NIR光谱标定建模的问题,提出一种基于变分推断的半监督PLS标定建模方法。其突出优点是将实时测量中采集的全部光谱数据(包括有对应采样做离线检测的数据,称为标签光谱,反之称为无标签光谱)基于概率密度分析用于建立NIR光谱标定模型。为处理高维NIR光谱输入变量相对于标签数据量的冗余问题,将伽玛分布引入光谱输入变量以实现自动变量选择。通过一个数值案例和批次硅胶颗粒FBD过程检测实验,验证该方法不但可以显著提高在线检测精度,而且能明显提高训练模型的可信度。(3)针对一些批次生物发酵过程采样做离线检测经常存在不准确结果、以及样本数据不足难以建立NIR标定模型的问题,提出一种基于阶梯网络的NIR光谱标定建模方法。首先提出一种逐层训练策略,通过最小化验证集的损失函数来确定最优的阶梯网络模型结构和参数。然后采用一个监督的阶梯网络模型筛除对应于不准确标签样本的NIR光谱数据,进而基于预选后的准确标签光谱数据和大量无标签光谱数据,建立一个基于半监督阶梯网络的NIR光谱标定模型。通过一个数值例子和批次葡萄糖发酵过程实验,验证该方法不但可以有效地去除不准确的标签光谱数据,而且能显著提高实时测量的准确性。(4)对于采用NIR光谱实时监测批次干燥过程终点的工程问题,提出一种切换模型的NIR检测方法来实时监测颗粒FBD过程终点。首先建立一个全局模型应用于实时监测干燥过程的前期,然后构建即时局部模型用于实时监测干燥过程的后期和确定干燥终点,从而不仅克服采用一个全局模型在线监测干燥过程终点难以保证精确性的问题,又能避免采用即时局部模型实时监测全过程会导致计算代价过大的问题。此外,引入一个t分布式随机邻域嵌入(t-distributed random neighborhood embedding,缩写 t-SNE)方法以降低高维NIR光谱的输入变量维度,以便在低维空间中选择相似的光谱样本进行标定建模。通过实时检测硅胶颗粒FBD过程的实验,验证该方法可以在相似或不同操作条件下准确地监测干燥过程终点。

关键词：近红外光谱干燥过程检测光谱标定模型在线监测数据驱动建模半监督学习

来源：评论

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检测结晶溶液浓度的红外光谱建模与软件设计

检测结晶溶液浓度的红外光谱建模与软件设计

引用

作者：裴小静大连理工大学

学位级别：硕士

结晶技术广泛应用于精细化工、食品、医药等产品的分离纯化。为了控制和优化结晶过程,需要实时测量溶液浓度。传统的溶液浓度测量结果具有时滞大、人为误差等突出问题,因此,基于光谱的原位测量技术得到了快速发展。由于无损和快速分析... 详细信息

结晶技术广泛应用于精细化工、食品、医药等产品的分离纯化。为了控制和优化结晶过程,需要实时测量溶液浓度。传统的溶液浓度测量结果具有时滞大、人为误差等突出问题,因此,基于光谱的原位测量技术得到了快速发展。由于无损和快速分析的优点,衰减全反射傅里叶变换红外(Attenuated total reflectance-Fourier transform infrared,简称ATR-FTIR)光谱已越来越多地用于结晶过程中溶液浓度的在线测量。本文以实时检测L-谷氨酸(L-glutamic acid,简称LGA)冷却结晶过程溶液浓度为研究对象,主要研究内容包括:第二章首先介绍了红外光谱分析基础,然后阐述光谱预处理和波长选择方法,给出两种标定建模方法和模型评价指标。其中,光谱波长变量选择方法包含移动窗口法、间隔偏最小二乘法、相关系数法和无信息变量消除法,光谱预处理算法包含导数算法、平滑算法、数据增强算法、标准正态变量变换算法、多元散射校正算法和小波变换等。本文选取的光谱数据建模方法有小波函数回归方法(wavelet function regression,简称WFR)和偏最小二乘方法(partial least square,简称PLS),通过引入四种模型评价指标来比较不同模型的拟合效果。第三章提出一种基于红外光谱在线监测谷氨酸结晶过程溶液浓度的新方法。首先介绍了实验设备和数据采集过程,然后提出了两种建模方法。通过评估样品溶液浓度的拟合精度,给出了一种采用移动窗口选取光谱变量进行建模的策略。然后利用结晶过程不同区域的光谱样本,进行标定建模。结果发现,与对每个区域单独建模相比,使用全部光谱样本建模可以获得较好的测量精度。此外,通过采用均值中心化预处理策略来减少测量噪声的影响。与传统的PLS方法相比,采用全部光谱变量的小波函数回归建模方法可以获得更好的测量精度。实验结果验证了所提出的光谱建模方法进行在线监测的准确性。第四章给出光谱建模和在线监测的运行管理界面设计方法,以便在线监测结晶过程溶液浓度。给出光谱建模和在线监测的运行管理可视化设计方法,包括基本控件类与布局管理、实时采集信号和槽事件处理、多线程运行、窗口交互与弹窗、文件读取和存储。并且设计了光谱数据建模模块、离线分析模块、以及在线监测模块。开发的人机交互软件具有易操作、移植性好、稳定性强等优点。

关键词：原位红外光谱检测光谱标定模型结晶溶液浓度小波函数回归软件界面设计

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