不同铅浓度土壤XRF光谱的频率域去噪及规律研究

发布时间：2024-04-09 03:51

　　近年来,全球工业快速发展和城市化的推进引发了一系列环境问题,其中土壤重金属铅(Pb)污染引起了科研人员的广泛关注。X射线荧光(XRF)光谱技术具有成本低、分析速度快、适合大面积监测等优势,已被广泛应用在土壤污染检测与生态环境保护等多个领域,发展前景广阔,因此充分挖掘土壤XRF光谱信息具有很强的现实意义,可为高效地进行土壤污染检测、土壤环境生态指标参量反演及矿区重金属污染早期预警等提供解决方案。目前关于XRF光谱研究大多集中在土壤重金属浓度测量结果的精度评价和环境质量评估,而对于土壤XRF光谱差异特征变化的深入分析研究较少。时频分析可将时域复杂信号变换到频率域空间,从频率域角度检测光谱、信号中存在的异常信息,是一种有效的谱差异特征变化检测方法,其中,谐波分析(HA)可用于电磁信号去噪;平滑伪魏格纳分布(SPWVD)可筛选合适的基函数,突出信号时频局域性细节特征。首先采用HA方法探究不同Pb浓度土壤XRF光谱的去噪效果,然后利用光谱的SPWVD研究实地采样土壤样品的去噪XRF光谱局部规律。研究结果表明:当谐波分解次数为400时,土壤XRF光谱去燥效果较好并节省了时间,且保留了光谱的特征。土...

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【部分图文】：

图1野外实地采样土壤样品分布

本次研究所使用的实地采样样品为内蒙古自治区锡林浩特市锡林郭勒盟某煤矿区周边(44°00′13.34″N,116°00′18.21″E)的土壤(图1),使用锹采集0～20cm深度的表层土,每个样品重复2点点位,样品采集范围主要分布在矿区内部、矿区周边(东北部、南部、....

图2不同野外实地采样土壤样品的XRF光谱

HA最初由Jakubauska等提出,并较多应用于机械及电力系统的信号检测等[20]。根据谐波分析(HA)的定义,可以将光谱的HA近似理解为以正(余)弦曲线的叠加,即:HA将光谱分解为多个不同频率的谱线,通过叠加不同频率的谱线来表示原始光谱。合适的HA分解重构次数可....

图3土壤XRF光谱谐波分解示意图

近几年,Wigner-Ville分布在医学、电气、机械、地震等信号的处理中得到了广泛应用[19],Wigner-Ville分布在信号的频率域分析中是发展较为成熟的一种方法,其表现为双线性类时频分布,可有效提取信号的局部信息,在信号局部能量聚集的时频联合分布的描述中....

图4高斯模拟信号

以一组高斯模拟信号为例,如图4所示,分别使用Wigner-Ville分布和平滑伪Wiger-Ville分布对其进行分析变换,相应的处理结果如图5(a,b)所示,信号的Wigner-Ville分布中,交叉项的存在会产生“虚假信号”,掩盖有效信息,而平滑伪Wiger-V....

本文编号：3949272