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发光学报 2018年第12期39卷 1785-1791页

作者：王键汪六三王儒敬鲁翠萍黄伟汪玉冰中国科学院合肥物质科学研究院合肥智能机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026

利用可见/近红外光谱分析仪得到复合肥的原始光谱,经过MSC和一阶导数预处理后,建立了复合肥中总氮含量的PLS模型,实现了复合肥中总氮含量的快速准确无损测量。通过选取不同范围波长建模,取得了预测决定系数(R^2)、预测标准差(S_(RMSEP)... 详细信息

利用可见/近红外光谱分析仪得到复合肥的原始光谱,经过MSC和一阶导数预处理后,建立了复合肥中总氮含量的PLS模型,实现了复合肥中总氮含量的快速准确无损测量。通过选取不同范围波长建模,取得了预测决定系数(R^2)、预测标准差(S_(RMSEP))、相对分析误差(K_(RPD))最好的基础波段。在基础波段的基础上,采用优选波长算法,获得了加入波长后的模型的预测决定系数和预测标准差图。通过分析,最终确定加入42个优选波长。实验结果表明,加入优选波长后的模型的预测决定系数由不加优选波长模型的0. 760 4提高到了0. 991 1,S_(RMSEP)降低为原来的1/5,K_(RPD)提高到原来的5倍。

关键词：复合肥总氮可见/近红外光谱偏最小二乘法优选波长

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复合肥养分可见—近红外光谱分析及软件开发

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作者：王键中国科学技术大学

学位级别：硕士

复合肥中氮、磷、钾的含量是化肥生产企业最重要的检测指标。最常见的检测方法是在生产线上取样后,利用化学反应得到复合肥中感兴趣养分的含量。由于化学反应的迟滞性,不能及时发现生产过程中的问题,便会生产出很多不合格的产品,给企业... 详细信息

复合肥中氮、磷、钾的含量是化肥生产企业最重要的检测指标。最常见的检测方法是在生产线上取样后,利用化学反应得到复合肥中感兴趣养分的含量。由于化学反应的迟滞性,不能及时发现生产过程中的问题,便会生产出很多不合格的产品,给企业带来了经济上的损失,而且化学试剂的使用也不符合环保检测的理念。为了解决这一难题,急需一种快速、准确、无损的检测方法,可见-近红外光谱技术在这方面有着天然的优势,并且已经成功的应用到土壤检测等很多农业相关领域。但是针对复合肥养分的可见-近红外光谱研究却很少,与此同时,还没有一款与复合肥养分快速检测相配套的化学计量分析软件。所以本文将利用可见-近红外光谱技术和实验室自主研发的可见-近红外光谱仪,开展可见-近红外光谱复合肥养分分析,并开发出复合肥养分在线分析应用软件,应用软件功能模块主要包括复合肥光谱采集,数据预处理,建立校正模型,含量预测。另外在建立校正模型时,容易引入冗余数据,针对这个不足,本文采用了分波段建立回归模型,得出最佳代表波段作为基础波段,对于基础波段以外的波长数据,提出一种优选波长方法,优选出代表波长,结合上述两部分波长建立回归模型。在此之后,实验通过与连续投影算法相比较,佐证了优选波长算法的有效性和实用性。首先在对比优选波长算法和连续投影算法后发现:使用优选波长算法对于复合肥中总氮含量预测模型的RPD预测指标从2.8772提高到10.6060,RMSEP预测指标从1.4842减小到0.3938;总磷含量预测模型的RPD预测指标从1.4950提高到2.0314,RMSEP预测指标从0.9579减小到0.6849;总钾含量预测模型的RPD预测指标从1.7996提高到2.8174,RMSEP预测指标从0.5640减小到0.3418,结果表明优选波长算法明显好于连续投影方法。其次使用开发完成的应用软件及建立的定量模型配合可见-近红外光谱仪器对某化肥生产基地的16个样本进行了测试,结果表明:应用软件对样本中总氮的预测结果的残差最大值,最小值、平均值分别为1.3768,0.1383,0.6358,其残差与真实值之比分别为5.79%,0.55%,3.57%;对样本中总磷的预测结果的残差最大值,最小值、平均值分别为2.2863,0.435,1.15,其残差与真实值之比分别为7.52%,2.6%,6.73%;对样本中总钾的预测结果的残差最大值,最小值、平均值分别为0.9596,0.1988,0.6812,其残差与真实值之比分别为8.72%,4.96%,7.57%。综上可知,应用软件对于复合肥在线检测分析具有积极的意义。

关键词：可见-近红外光谱分析复合肥应用软件开发优选波长偏最小二乘法

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