基于太赫兹时域光谱的奶粉中三聚氰胺的检测技术研究

论文摘要

太赫兹科学与技术在当今发展迅猛。除了可见与之相关的大量理论发表于各种顶级刊物,研究人员也逐渐了开发出稳定、高功率的太赫兹源。而太赫兹应用的发展更是广泛而深入:从生物医学到安全检测、从宇宙信息探测到环境监测都可以看到太赫兹技术的具体应用,可以说太赫兹技术的应用已经进入了蓬勃发展的阶段。食品安全作为全球广泛关注的一个问题,与我们的日常生活息息相关,影响着人类的健康。各国政府也投入大量的人力物力,来时刻监控食品质量问题。本文首先从理论上讨论了太赫兹时域光谱技术以及与之相关的一些问题。其中包括太赫兹时域光谱系统之中,太赫兹波的产生和探测的原理;测试样品光学常数的提取方法;以及从系统不确定性的角度来分析一般样品的厚度问题,通过最佳化样品厚度,得到误差最小的实验数据。然后本文通过实验来测定三聚氰胺、纯奶粉、含三聚氰胺的奶粉等样品的太赫兹时域光谱。由实验得到的时域光谱,经过傅里叶变换得到样品的频域谱;通过光学常数提取方法得到样品的吸收谱。由于吸收谱中存在的吸收峰很多,且空气中的水蒸气具有一定的干扰,因此实验数据的结果较为复杂。本文通过了大量的数据对比和详细的分析来讨论本文实验的结果。最后一章,本文利用人工神经网络这一适合于做模式识别和数据分析的工具,建立了一个检测奶粉中是否含三聚氰胺的神经网络模型。通过选取适当隐层单元数来学习训练,得到了一个能很好识别本文实验数据结果的神经网络,证明了该检测方法对于检测奶粉中的三聚氰胺是适用的。而且与我们利用吸收峰分析的方法相比,该方法不仅不需要考虑水蒸气影响和吸收峰漂移等因素,还具有快速而准确的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 2 太赫兹时域光谱技术
• 2.1 太赫兹时域光谱系统中太赫兹波的产生原理
• 2.2 太赫兹时域光谱系统中太赫兹波的探测原理
• 2.3 透射式时域光谱的计算模型
• 2.4 透射式时域光谱系统中样品厚度的优化
• 2.5 本章小结
• 3 三聚氰胺和奶粉的太赫兹时域光谱研究
• 3.1 实验
• 3.2 聚氯乙烯的太赫兹光谱
• 3.3 三聚氰胺的太赫兹光谱
• 3.4 奶粉与含三聚氰胺奶粉的太赫兹光谱
• 3.5 本章小结
• 4 基于神经网络的太赫兹检测技术
• 4.1 神经网络概述
• 4.2 BP 神经网络
• 4.3 基于神经网络对奶粉中三聚氰胺的检测
• 4.4 本章小结
• 总结和展望
• 致谢
• 参考文献