三维二阶校正算法及其应用研究

论文摘要

化学计量学是化学、数学与计算机科学交叉的一门学科,利用数学、计算机对化学信号进行解析,是分析科学特别是仪器分析的发展催生出来的一门学科。它的发展为复杂体系下直接对分析物组分信息的提取提供了一种解决手段。三维二阶校正由于具有干扰存在下直接对组分进行定性及定量分析这一二阶优势使其近来得到更多的关注,发展也越发活跃。本文作者在攻读硕士学位的两年中,对三维数阵二阶校正算法的理论及应用方面进行了一点探索性的研究。对部分三维二阶校正算法的特点有较为深刻的体会。这期间主要进行了以下几个方面的工作。1.当前实现三维数阵分解的算法有很多,然而对这些算法的认识却有很大的差异。本文中的第二章对目前应用比较多的算法进行了详细的比较,通过算法的结构来剖析算法的性能,从实际应用的角度来评价这些算法的优劣。提出以后的算法应着重于提取组分信息而非数学拟合这一思路。2.提出了交替投影三线性算法。将投影的思路引入进来实现组分信息提取,结合交替三线性分解算法（ATLD）实现加替沙星三维数据阵的解析。从模拟数据的结果上看,该算法可以在一定程度上克服很高噪声导致ATLD解析结果不准确的问题。同时实际数据表明,投影的引入也可以在一定程度上消去数据中非线性因素的影响。3.利用交替三线性分解算法及平行因子分析（PARAFAC）实现人体液中甲硝唑含量的测定。解析结果表明,三维二阶校正算法可以实现复杂背景下对感兴趣组分的直接定性及定量分析,简化分析过程。4.针对目前数据从仪器读取为TXT文档而无法直接在MATLAB下运行,而数据转换致使劳动工作量增加的情况。利用Visual C++编写了数据转换的应用程序,简化了化学分析人员的工作,可使其更专注于数据的解析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 二阶方法的发展历程
• 1.2 二阶校正的应用
• 1.3 二阶校正的推广
• 1.4 二阶校正中一些概念的纠正
• 1.5 化学计量学中一些公式的推导
• 1.6 本人的选题内容
• 第2章 部分二阶校正算法比较
• 2.1 引言
• 2.2 原理
• 2.2.1 PARAFAC 算法
• 2.2.2 ATLD 算法
• 2.2.3 SWATLD 算法
• 2.2.4 APTLD 算法
• 2.3 比较方面
• 2.3.1 噪声水平与噪声类型
• 2.3.2 组分数
• 2.3.3 初始值
• 2.3.4 共线性
• 2.4 评价标准
• 2.4.1 预测能力
• 2.4.2 解析光谱与真实光谱的相似度
• 2.4.3 拟合程度
• 2.4.4 收敛速度
• 2.5 数据
• 2.5.1 模拟数据1
• 2.5.2 模拟数据2
• 2.5.3 实际数据1
• 2.5.4 实际数据2
• 2.6 结果与讨论
• 2.6.1 模拟数据
• 2.6.2 实际数据
• 2.7 小结
• 第3章 信号投影结合三线性算法用于激发发射荧光矩阵实现血浆中加替沙星含量的测定
• 3.1 引言
• 3.2 理论部分
• 3.2.1 三线性模型
• 3.2.2 ATLD 算法
• 3.2.3 信号投影结合交替投影三线性算法
• 3.3 试验部分
• 3.3.1 主要仪器与试剂
• 3.3.2 试验方法
• 3.4 数据部分
• 3.4.1 模拟数据
• 3.4.2 实际数据
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 模拟数据
• 3.5.2 实际数据
• 3.6 小结
• 第4章 HPLC-DAD 结合二阶校正方法测定人体液中甲硝唑含量
• 4.1 引言
• 4.2 理论部分
• 4.2.1 三线性模型
• 4.2.2 ATLD 算法
• 4.2.3 PARAFAC 算法
• 4.3 试验部分
• 4.3.1 主要仪器与试剂
• 4.3.2 试验方法
• 4.3.3 色谱条件
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 实验条件的选择
• 4.4.2 线性范围
• 4.4.3 解析结果
• 4.5 小结
• 第5章 基于Visual C++实现仪器读取数据的转换
• 5.1 引言
• 5.2 用户操作界面的构建与实现
• 5.2.1 用户操作界面的结构
• 5.2.2 工程建立步骤
• 5.2.3 用户操作界面的实现
• 5.3 软件测试及分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 符号体系
• 附录 B 公式推导
• 附录 C Text2MFile 可执行文件的核心代码
• 附录 D 硕士期间发表的论文
• 致谢