基于激光诱导击穿光谱技术的水稻铬含量快速检测方法研究
发布时间：2020-12-18 02:18
重金属污染是我国现代农业所面临的一个严峻挑战。作物作为农业生产系统的重要环节,是人类食物主要来源。一方面重金属对作物产生毒害作用,影响其生长代谢;另一方面重金属可经过食物链进入人体,对人体的免疫系统和代谢系统造成干扰,引发基因突变、畸形和癌症等严重疾病。农田作物信息快速获取是精准农业重要内容,快速获取重金属污染信息有利于监测农田污染情况,保证食品安全。作物重金属传统检测方法通常需要大量的化学试剂、耗时费力,无法实现田间快速检测。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术作为一种新型原子发射光谱技术,具有样品预处理简单、检测分析速度快、多元素同时分析等特点,能实现作物元素含量绿色分析。本研究以水稻为对象,围绕作物重金属含量快速检测和提高LIBS技术测量精度和稳定性等问题,结合数据预处理方法和建模方法,研究了水稻重金属铬不同胁迫时间和胁迫程度的快速诊断方法,建立了判别分析模型;采用样品水分效应去除方法、不同激光波长和双脉冲信号增强技术,构建了水稻叶片铬含量定量检测模型,实现了水稻叶片铬含量分布可视化,为作物重金属胁迫程度快速诊断、作物重金属含量快速检测和防治调控、重金属转运机制研究提供了理论基础和技...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要英文缩写表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 常用检测技术
1.3 LIBS技术简介
1.3.1 基本原理
1.3.2 技术优势
1.3.3 研究现状
1.4 LIBS技术作物重金属检测主要问题
1.5 本研究的内容和技术路线
1.6 本章小结
第二章 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验仪器
2.2.1 激光器
2.2.2 光谱仪
2.2.4 样品台
2.2.5 光路系统
2.2.6 数字延时发生器
2.2.7 附属配件
2.3 光谱预处理方法
2.3.1 数据归一化
2.3.2 异常光谱剔除
2.3.3 光谱平均
2.4 光谱建模方法
2.4.1 单变量建模方法
2.4.2 多变量建模方法
2.5 主要评价指标
2.6 数据处理软件
2.7 本章小结
第三章 水稻重金属胁迫程度快速诊断方法研究
3.1 引言
3.2 试验设计与试验样本制备
3.2.1 水稻样本栽培
3.2.2 水稻样本制备
3.2.3 光谱数据采集
3.3 LIBS光谱预处理
3.3.1 数据归一化
3.3.2 异常光谱剔除
3.3.3 光谱平均
3.3.4 样本集划分
3.4 光谱特征分析
3.5 水稻重金属胁迫程度快速诊断方法
3.5.1 PCA定性分析
3.5.2 基于全谱的水稻重金属胁迫程度快速诊断
3.5.3 基于特征波长的水稻重金属胁迫程度快速诊断
3.6 本章小结
第四章 基于水分效应去除的水稻铬定量检测方法研究
4.1 引言
4.2 试验设计与方法
4.2.1 水稻样本栽培
4.2.2 水稻样本制备
4.2.3 样本含水率检测
4.2.4 光谱数据采集
4.2.5 铬参考值获取
4.2.6 光谱数据分析
4.2.7 理论基础
4.3 水分效应对信号影响研究
4.3.1 水分效应对光谱特征影响
4.3.2 水分效应对光谱稳定性影响
4.3.3 水分效应对等离子体特性影响
4.4 水分和LIBS光谱相关性研究
4.5 水稻重金属铬定量检测方法
4.6 本章小结
第五章 基于532 nm和1064 nm波长的水稻铬定量检测方法研究
5.1 引言
5.2 试验设计与试验样本制备
5.2.1 水稻样本栽培
5.2.2 水稻样本制备
5.2.3 光谱数据采集
5.2.4 铬参考值获取
5.2.5 光谱数据分析
5.3 光谱特性分析
5.4 延时时间对谱线信号影响
5.5 激光能量对谱线信号影响
5.6 透镜到样本距离对谱线信号影响
5.7 基于不同激光波长的水稻铬定量检测方法
5.8 本章小结
第六章 基于双脉冲信号增强技术的水稻铬定量检测方法研究
6.1 引言
6.2 试验设计与试验样本制备
6.2.1 水稻样本栽培
6.2.2 水稻样本制备
6.2.3 光谱数据采集
6.2.4 铬参考值获取
6.2.5 光谱数据分析
6.3 基于共线双脉冲信号增强技术的水稻重金属铬定量分析
6.3.1 不同脉冲间隔时间的增强效果研究
6.3.2 不同激光能量比值的增强效果研究
6.3.3 单双脉冲对谱线特征增强效果研究
6.3.4 基于单双脉冲的水稻铬定量检测方法
6.4 基于正交双脉冲信号增强技术的水稻铬定量检测方法
6.4.1 不同脉冲间隔时间的增强效果研究
6.4.2 不同激光能量比值的增强效果研究
6.4.3 单双脉冲对谱线特征增强效果研究
6.4.4 基于单双脉冲的水稻铬定量检测方法
6.5 基于正交双脉冲信号增强技术的水稻铬可视化技术研究
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步展望
参考文献
作者简介
本文编号：2923155
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：151 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
主要英文缩写表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 常用检测技术
1.3 LIBS技术简介
1.3.1 基本原理
1.3.2 技术优势
1.3.3 研究现状
1.4 LIBS技术作物重金属检测主要问题
1.5 本研究的内容和技术路线
1.6 本章小结
第二章 材料与方法
2.1 实验材料
2.2 实验仪器
2.2.1 激光器
2.2.2 光谱仪
2.2.4 样品台
2.2.5 光路系统
2.2.6 数字延时发生器
2.2.7 附属配件
2.3 光谱预处理方法
2.3.1 数据归一化
2.3.2 异常光谱剔除
2.3.3 光谱平均
2.4 光谱建模方法
2.4.1 单变量建模方法
2.4.2 多变量建模方法
2.5 主要评价指标
2.6 数据处理软件
2.7 本章小结
第三章 水稻重金属胁迫程度快速诊断方法研究
3.1 引言
3.2 试验设计与试验样本制备
3.2.1 水稻样本栽培
3.2.2 水稻样本制备
3.2.3 光谱数据采集
3.3 LIBS光谱预处理
3.3.1 数据归一化
3.3.2 异常光谱剔除
3.3.3 光谱平均
3.3.4 样本集划分
3.4 光谱特征分析
3.5 水稻重金属胁迫程度快速诊断方法
3.5.1 PCA定性分析
3.5.2 基于全谱的水稻重金属胁迫程度快速诊断
3.5.3 基于特征波长的水稻重金属胁迫程度快速诊断
3.6 本章小结
第四章 基于水分效应去除的水稻铬定量检测方法研究
4.1 引言
4.2 试验设计与方法
4.2.1 水稻样本栽培
4.2.2 水稻样本制备
4.2.3 样本含水率检测
4.2.4 光谱数据采集
4.2.5 铬参考值获取
4.2.6 光谱数据分析
4.2.7 理论基础
4.3 水分效应对信号影响研究
4.3.1 水分效应对光谱特征影响
4.3.2 水分效应对光谱稳定性影响
4.3.3 水分效应对等离子体特性影响
4.4 水分和LIBS光谱相关性研究
4.5 水稻重金属铬定量检测方法
4.6 本章小结
第五章 基于532 nm和1064 nm波长的水稻铬定量检测方法研究
5.1 引言
5.2 试验设计与试验样本制备
5.2.1 水稻样本栽培
5.2.2 水稻样本制备
5.2.3 光谱数据采集
5.2.4 铬参考值获取
5.2.5 光谱数据分析
5.3 光谱特性分析
5.4 延时时间对谱线信号影响
5.5 激光能量对谱线信号影响
5.6 透镜到样本距离对谱线信号影响
5.7 基于不同激光波长的水稻铬定量检测方法
5.8 本章小结
第六章 基于双脉冲信号增强技术的水稻铬定量检测方法研究
6.1 引言
6.2 试验设计与试验样本制备
6.2.1 水稻样本栽培
6.2.2 水稻样本制备
6.2.3 光谱数据采集
6.2.4 铬参考值获取
6.2.5 光谱数据分析
6.3 基于共线双脉冲信号增强技术的水稻重金属铬定量分析
6.3.1 不同脉冲间隔时间的增强效果研究
6.3.2 不同激光能量比值的增强效果研究
6.3.3 单双脉冲对谱线特征增强效果研究
6.3.4 基于单双脉冲的水稻铬定量检测方法
6.4 基于正交双脉冲信号增强技术的水稻铬定量检测方法
6.4.1 不同脉冲间隔时间的增强效果研究
6.4.2 不同激光能量比值的增强效果研究
6.4.3 单双脉冲对谱线特征增强效果研究
6.4.4 基于单双脉冲的水稻铬定量检测方法
6.5 基于正交双脉冲信号增强技术的水稻铬可视化技术研究
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 主要创新点
7.3 进一步展望
参考文献
作者简介
本文编号：2923155
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