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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
随着科学技术水平的发展，近红外光谱分析技术已成为测量领域的一个重要研究方向。近红外光谱分析技术能够得到广泛应用的前提在于其校正模型具有很好的稳健性，即模型预测结果尽量不受温度变化、仪器变化和背景干扰等因素的影响，而只对样品物化性质的变化反映敏感。然而在近红外光谱分析的实际应用中，所建校正模型对未知样品进行预测时其预测精度受各种因素的影响。目前，这些关键的技术题目尚未得到彻底解决，严重阻碍着近红外无创检测技术的进一步发展。论文以人体血糖红外无创检测和二氧化碳气体红外检测为背景，研究了提高近红外光谱分析中模型稳健性的方法。论文的主要内容包括：1. 理论分析了测量温度、压力、位置、以及仪器对近红外模型稳健性影响的机理。以近红外人体血糖无创检测为研究背景，针对每一个影响因素设计了一系列验证实验，通过比较测量因素影响前后所测光谱之间的差异以及利用这些光谱所建校正模型的预测精度，对理论分析进行了验证。2. 研究了提高模型稳健性的数据预处理方法。采用误差正交投影（Error Removal by Orthogonal Subtraction, EROS）预处理方法消除近红外人体血糖无创检测中压力和位置的微小变化对模型稳健性的影响。提出了EROS方法的最佳使用条件，即当感兴趣光谱向量与背景光谱向量不呈强相关时，EROS方法预处理的效果最好。并提出以回归系数为0的直线为分界线来划分建模区域，在回归系数曲线的波峰位置进行建模，进而提高EROS数据预处理后所建模型的预测精度。3. 研究了提高模型稳健性的建模方法。分别采用O2-PLS（OSC-OSC-PLS）回归变量建模方法和全局建模方法消除温度对近红外模型稳健性的影响。首次将O2-PLS方法应用于近红外人体血糖无创检测的基础实验中，通过建模时有用信息和干扰信息的分离，进而达到消除该检测中温度对近红外模型稳健性的影响。在全局建模之间，利用化学试验设计法进行试验安排，减小试验次数的同时，提高了全局建模方法的实用性。4 研究了提高模型稳健性的有标模型传递方法。将主成分分析（Principal Components analysis, PCA）方法和分段直接校正（Piecewise Direct Standardization, PDS）法相结合，在不损失原有主从仪器上所测得的转换集光谱信息的前提下，对两个光谱信息所提取的有用信息进行了传递，进而解决了样品较为复杂时PDS方法模型传递效果较差的难题。5. 研究了提高模型稳健性的无标模型传递方法。提出了一种有限冲激响应法（Finite Impulse Response Filtering, FIR）的改进方法，该方法采用一种反回归算法计算主仪器平均光谱和从仪器未知样品光谱在每一个移动窗口中心点的回归系数，利用该回归系数修正从仪器未知样品光谱，进而消除了FIR方法所出现的伪传递现象。除此之外，通过分析回归系数和相关系数之间的关系对FIR方法的伪传递现象进行了解释。6. 研究了提高扩散式双光路红外气体传感器测量模型稳健性的方法。提出了一种基于朗伯-比尔定律以及传感器测量机理的线性回归模型，并研制了一种采用该测量模型的扩散式空间双光路红外二氧化碳气体传感器。在静态下对该红外二氧化碳气体传感器的传感特性进行了测试，测试结果表明：被测气体在0-3%的测量范围内，该传感器的预测值与参考值符合较好，其预测精度为0.026%。实验结果证明，所提出的扩散式双光路红外气体传感器测量模型是正确的、有效的。 |
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发表于 2022-9-24 14:33:00
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