中国激光, 2020, 47 (11): 1111001, 网络出版: 2020-11-02   

利用已知混合物拉曼光谱改善混合物成分识别精度的方法 下载: 928次

Method for Improving Identification Accuracy of Components in Mixtures Using Raman Spectra of Known Mixtures
作者单位
1 江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
2 北京卓立汉光仪器有限公司, 北京 101102
图 & 表

图 1. 手持式拉曼光谱仪测得的6种纯净物的原始光谱

Fig. 1. Original spectra of six pure substances measured by hand-held Raman spectrometer

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图 2. 预处理后6种纯净物的拉曼光谱

Fig. 2. Raman spectra of six pure substances after preprocessing

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图 3. 重叠峰的区域划分与分解。(a)区域划分;(b)分解

Fig. 3. Diagrams of overlapping peak region division and decomposition. (a) Region division; (b) decomposition

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图 4. 算法流程图

Fig. 4. Flowchart of algorithm

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图 5. 谱峰偏移示意图

Fig. 5. Schematic of spectral peak shift

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表 1不同组分的已知混合物

Table1. Known mixtures with different components

Mixture typeComponentVolume ratio
Ternary(45)① ethanol,acetonitrile,acetone② acetone,cyclohexane,diacetone alcohol③ cyclohexane,diacetone alcohol,diethyl malonate④ ethanol,diacetone alcohol,diethyl malonate⑤ ethanol,acetonitrile,diethyl malonate7∶2∶1,5∶3∶2,4∶3∶3,2∶1∶7,3∶2∶5,3∶3∶4,1∶7∶2,2∶5∶3,3∶4∶3
Quaternary(36)① acetonitrile,acetone,cyclohexane,ethanol② acetone,cyclohexane,diacetone alcohol,diethyl malonate③ ethanol,acetonitrile,diacetone alcohol,diethyl malonate6∶2∶1∶1,5∶2∶2∶1,4∶3∶2∶1,2∶1∶1∶6,2∶2∶1∶5,3∶2∶1∶4,1∶1∶6∶2,2∶1∶5∶2,2∶1∶4∶3,1∶6∶2∶1,1∶5∶2∶2,1∶4∶3∶2

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表 2不同组分的待识别混合物

Table2. Mixtures to be identified with different components

Mixture typeComponentVolume ratio
Ternary(45)① acetone,diacetone alcohol,diethyl malonate② ethanol,acetone,diacetone alcohol③ ethanol,acetone,cyclohexane④ ethanol,cyclohexane,diethyl malonate⑤ acetonitrile,acetone,diacetone alcohol7∶2∶1,5∶3∶2,4∶3∶3,2∶1∶7,3∶2∶5,3∶3∶4,1∶7∶2,2∶5∶3,3∶4∶3
Quaternary(36)① ethanol,acetone,diacetone alcohol,diethyl malonate② ethanol,acetonitrile,acetone,diethyl malonate③ ethanol,acetonitrile,acetone,diacetone alcohol6∶2∶1∶1,5∶2∶2∶1,4∶3∶2∶1,2∶1∶1∶6,2∶2∶1∶5,3∶2∶1∶4,1∶1:6∶2,2∶1∶5∶2,2∶1∶4∶3,1∶6∶2∶1,1∶5∶2∶2,1∶4∶3∶2

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表 3各方法对混合物的识别精度

Table3. Identification accuracy of each method

MixtureIdentification accuracyTotal number of components
SMPDMPMDM
Ternary91.85%(124)86.67%(117)96.30%(130)135
Quaternary68.75%(99)66.67%(96)89.58%(129)144
Total79.93%(223)76.34%(213)92.83%(259)279

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表 4单个组分的识别精度

Table4. Identification accuracy of individual component

ComponentIdentification accuracyTotal number of components
SMPDMPMDM
Ethanol55.56%(35)74.60%(47)93.65%(59)63
Acetonitrile100%(33)100%(33)100%(33)33
Acetone80.56%(58)85.92%(61)90.28%(65)72
Cyclohexane100%(18)100%(18)100%(18)18
Diacetone alcohol90.20%(46)58.82%(30)93.73%(48)51
Diethyl malonate78.57%(33)57.14%(24)85.95%(36)42

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表 5不同大小的已知数据库下的识别精度

Table5. Identification accuracy under different sizes of known databases %

Number of groupsGroup 1Group 2Group 3Group 4Group 5Group 6Group 7Group 8
284.9586.7488.8988.8989.2589.6190.3290.68
486.7490.6893.6293.6293.6294.3494.7094.70
689.6193.2795.0695.4296.4996.5897.2197.92

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季明强, 朱启兵, 黄敏, 张丽文, 雷泽民, 张恒. 利用已知混合物拉曼光谱改善混合物成分识别精度的方法[J]. 中国激光, 2020, 47(11): 1111001. Ji Mingqiang, Zhu Qibing, Huang Min, Zhang Liwen, Lei Zemin, Zhang Heng. Method for Improving Identification Accuracy of Components in Mixtures Using Raman Spectra of Known Mixtures[J]. Chinese Journal of Lasers, 2020, 47(11): 1111001.

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