林兆培[1]2013年在《基于小波的色谱重叠峰辨识及优化方法研究》文中指出食品安全和环境污染问题的日益严峻,对食品、药品和污染物的检测提出了更高的要求,发展高性能色谱检测仪器刻不容缓。色谱检测仪器性能的好坏,主要体现在其滤波去噪、抗干扰和微弱信号检测能力这三个方面,所以信号处理技术是其最核心的部分。通常待检测物的组成成分较为复杂,多个组分共存意味着组分之间的影响不可避免,当多种组分的波长较为接近时,色谱峰就会出现重叠,而重叠峰的存在直接影响色谱信号谱图的可定性定量分析性。因此,色谱重叠峰的辨识和分离一直是色谱信号处理的关键所在。经过多年的发展与完善,各类算法的引入使得色谱重叠峰的辨识性能得到了很大的提高。然而,随着检测物质复杂性的提高,色谱图中信号峰的重叠程度不断加大,对高重叠度色谱峰的分离性能要求也进一步提高,传统算法对高重叠度色谱信号的分辨效果已经不能满足实际需求。为此,本文针对重叠峰的辨识和分离做了较为系统的研究,提出了基于二次微分和小波变换的色谱重叠峰处理算法。为提高算法性能,本文在研究小波基函数特性的基础上,提出了基于相关系数和能量泄漏分析的最优小波基选择方法,为色谱信号处理最优小波基的选择提供了理论依据。大量的实验仿真结果表明,本文在选择最佳小波基的基础上提出的二次微分结合小波变换的色谱重叠峰处理方法能有效提高重叠峰分辨效果。为验证该方法的实用性,本文设计了信号采集模块和运用VS2010软件编程设计了配套的色谱信号处理系统软件,实验验证本文算法基本可以满足实际工程应用。
郑波[2]2016年在《基于Web的色谱分析软件平台研究与设计》文中进行了进一步梳理色谱分析是在化学和生物等领域应用十分广泛的一种分析方法,它利用不同物质与固定相和流动相之间的作用力的不同。各个组分在固定相和流动相之间做相对移动时会进行多次平衡作用,最终各个组分会在这种作用下得以分离开来。色谱分析软件是将计算机技术与色谱设备结合起来,利用计算机软件技术有效地控制色谱设备,并且对从色谱设备采集到的色谱原始信号进行分析处理。由于计算机具有高运算速度和精度以及逻辑判断能力,因此色谱分析软件提高了色谱分析的速度以及分析结果的精度,并且可以更加方便地控制色谱设备,将色谱应用推向一个更高的水平。本文的重点主要在于将Web技术应用到色谱分析领域,即采用浏览器／服务器技术。借助浏览器的平台无关性,易维护性等优势,使客户通过电脑上的浏览器对色谱设备进行操作,包括设备管理、设备配置、数据采集、数据处理等,此外,通过因特网用户可以实现在局域网和广域网上对色谱设备进行远程操作和远程监控,以及远程维护。本文首先阐述了本课题的研究背景以及色谱技术在国内外的研究现状,在深入研究了色谱分析工作原理的基础上,通过对系统的需求进行仔细分析,设计完成了一套色谱分析平台系统,该系统主要有以下功能：用户模块、系统日志模块、色谱设备控制模块、数据采集与谱图显示模块、谱图数据处理模块等。本文的工作包括：搭建一个功能完善的Web服务器,包括Web网页设计(提供友好的界面,方便用户操作),Web后台开发(负责数据采集、数据处理等),并对其进行前后端的优化,在该服务器上完成系统核心功能模块开发；设计色谱数据处理算法,通过比较各种滤波算法、谱峰识别算法等,再结合本研究的实际情况,最终确定适合本系统的算法；根据特定下位机(色谱设备,输液泵和检测器)提供的通信协议,在该协议的基础上,完成对下位机的二次开发,包括对下位机的有效控制,监控和维护等。最后,需要对本研究设计完成的色谱分析平台进行测试,包括对软件各个功能模块的测试,对色谱定性定量分析结果准确性的测试,以及对软件稳定性和可靠性的测试,以验证系统的可行性。
徐龙[3]2017年在《基于网络服务器在线色谱控制与分析系统的开发》文中认为色谱技术经历了迅速发展,并且积累了大量的应用实践,目前在生物学与化学、医学与制药、环境保护等各方面领域已经得到了广泛的运用。超临界流体色谱法是一种新的色谱技术,兼具液相色谱和气相色谱的优点,能够分析不宜处理的高沸点、不挥发试样。色谱处理系统是色谱信号的一种收集,处理和传输装置,实现采集,处理实验数据和操控仪器的功能。根据国内外已知色谱软件的使用缺陷,依赖互联网技术和计算机的发展,本文设计及开发了一个基于网络服务器在线色谱控制与分析系统,集仪器控制与实验室分析一体化平台。色谱工作站基于B/S架构设计,使用了目前十分流行的Django服务器应用框架,按照分布式系统实现架构,完成了数据存储、权限管理、系统监控和分析等核心功能。本文色谱工作站实现了色谱数据动态采集分析功能,即高效动态并发处理模型与基础算法的结合。应用消费者-生产者模式,使得数据在采集阶段可以动态测定峰的保留时间。应用分布式任务调用模块执行算法任务调动,将服务器应用与色谱算法耦合。并且通过守护进程方案解决WEB网站短链接与软硬件通信长连接之间的矛盾。在色谱分析中,重叠峰对色谱的定性定量分析具有很大的影响,双树复小波变换的时域多分辨率分析可以对重叠峰做出分离,并且克服了实数小波变换因间隔取样,产生的震荡性、抗混叠性差、平移敏感等缺陷。本文采用双树复小波变换对色谱进行分解,使用了模拟色谱信号和实验所测得的色谱信号来验证。通过计算比较分离程度、峰位和峰面积得出其比一般的实数小波准确,能够有效的分离重叠峰,适合色谱定性定量分析。
吴招俊[4]2010年在《基于GC的氯乙烯聚合动力学参数实时检测系统》文中指出传统的实验室数据处理往往大大滞后于实验过程,现代化的实验室迫切需要实验由原先离线的“实验→数据处理→调整→再实验……”数据处理模式转向直接的“在线模式”,以提高实验的质量和效率。本文所研究的对象——“氯乙烯聚合”一般处于高压力状态,往往需要通过大量实验、财力和物力,才能得到聚合反应动力学数据。本文根据氯乙烯聚合动力学模型,通过气相色谱法连续测量反应釜气相组成,以可编程控制器和计算机为平台开发了在线测量氯乙烯聚合转化率的系统。论文以“氯乙烯聚合动力学参数在线实时检测系统”课题为背景,介绍了整个系统的架构,详细地描述了系统的硬件和软件,并对谱峰识别、谱峰定量计算理论及色谱数据信号处理的方法进行了研究与探讨,提出了一种独特的谱峰识别方法——曲线拟合和导数法相结合的模式识别算法,和全新的谱峰识别顺序——先识别谱峰的顶点,再识别谱峰的起点与终点,从而识别出峰面积,由此建立了一种具有健壮性的谱峰检测算法模型。同时在计算机上实现了一套基于此算法的工业色谱工作站,该色谱工作站具有自动谱峰识别与自动数据处理、自动生成报告和灵活的数据查询等功能。将色谱工作站计算的示踪剂丁烷峰面积代入氯乙烯聚合动力学模型就可得到动力学数据。实验表明该工业色谱工作站具有较好的实时性和较高的准确度精度,可用于指导引发剂的选择和配比、实验条件以及原料配比的优化,这对进一步深化氯乙烯聚合动力学的理论研究提供了良好的基础。
于均良[5]2014年在《气相色谱工作站数据采集及分析软件的研究与实现》文中研究指明气相色谱工作站数据采集及分析软件是一套基于气相色谱(GC)分析法的软件。其硬件结构已趋于稳定,但是与其配套的软件功能及性能依然存在较大的提升和改进空间。对色谱分析支持的好坏,会直接影响一款气相色谱分析仪器在国内外市场的认可度。因此,迫切需要色谱分析软件更具竞争力,能够同时在多个方面改善用户的日常使用体验、提高分析的响应速度和结果精确度。比如更大程度减少人工干预的可能性、高复用及再现的批量任务处理模式以提高色谱分析效率,优化分析流程改善繁琐的重复操作,更接近国外领先企业的产品,最终提升色谱分析结果准确度和精度等。论文工作主要包括:(1)明确论文的研究意义,深入调查国内外色谱分析软件领域中存在的问题,并对色谱分析仪器的硬件架构及分析原理仔细研究,总结当前存在的技术难点及挑战,色谱分析过程中确定自动积分的峰参数会最终影响定量计算结果的准确性。(2)利用自主研发的数据采集板和Windows多线程及串口通信技术,自定义通信协议帧的结构,实现了非阻塞式、实时高效且有容错能力的数据通信机制,可保证气相色谱实时数据的有效采集作业。并在此基础上扩展了协议帧结构,实现软件对仪器温度升温或恒温控制的能力,借此解放应用操作人员对仪器温度条件的人为监视及频繁的温度调节管理操作。(3)通过研究6种经典滤波算法的实现及性能指标数据的比对,制定最适的色谱滤波策略,在波形不失真的前提下实际提高滤波效果。(4)分析现存的3种常规识别算法中仍旧存在的问题,同时提出一种基于时域分析加入导数过滤机制可提高精度的改进型色谱谱峰识别的新算法。该算法避免依赖色谱峰特性寻峰,减少人工干预的同时,可降低识别的遗漏率和误判率,提高谱峰识别准确度,具备对各类色谱峰类型识别的普适性。(5)设计并实现了一套已被国内外市场认可的气相色谱工作站软件。论文对该软件进行可用性、性能等方面的测试,并通过实际分析案例来测试了整个色谱分析流程,结果表明软件的正确性、可靠性。
李佳[6]2012年在《在线色谱实时检测系统的开发》文中提出气相色谱(GC)法是现代化学实验中最为常用的一种分析方法,它具有测量范围广、分析速度快、选择性高、稳定性好等特点,在许多领域都有着广泛的应用。但是传统的分析方法属于离线的实验室分析,滞后性严重,测试结果往往无法为实时调节过程参数、优化控制生产过程提供参考。为提高生产效率及产品质量,迫切需要分析方法由离线模式转向在线模式。本文在系统研究了气相色谱基本原理和检测方法的基础上,设计了一套基于液体自动进样的在线色谱实时检测系统。设计工作包括硬件系统设计和软件系统设计两部分。硬件的核心部分为自动进样器,它创新性地运用压差控制的原理,实现了微量液体的自动进样,解决了以往工业在线色谱仪仅能实现气体自动进样的问题。同时,为缩短出峰时间,提高检测效率,作者对气相色谱仪结构进行了改造,设计开发了一个并行色谱柱系统。软件使用VB语言编写,首先利用OPC (OLE for Process Control)实现了与色谱控制单元(S7-200PLC)的通讯,能对系统进行控制与监测；其次对各种滤波方法和谱峰识别方法进行了探讨与评价,最终确定以移动平均滤波法对色谱原始数据进行滤波,以一种一阶导数的变形法对谱峰进行识别。软件还提供了操作简单、直观友好的人机界面,大大方便了用户的操作,真正达到了在线色谱一体化的要求。最后,通过对样机进行重复性、准确性实验,证明该系统可靠性高,能够满足实时检测的要求,可以在现场长周期运行。
祝玉芳[7]2015年在《色谱峰分析与计算系统的设计与实现》文中认为色谱分析是一种对混合物各组成成份进行分离与分析的技术，广泛应用于化学、生物等领域。色谱分析过程包括在色谱仪中分离混合物和在计算机上使用分析软件分析色谱峰。本文设计了基于计算机的色谱峰分析与计算系统，并针对主要技术展开研究工作。本文在对色谱仪器现状和色谱信号特征进行综合分析的基础上，提出了色谱峰分析与计算系统的总体框架，设计了色谱信号去噪、色谱峰特征点识别和色谱峰面积积分等算法，实现了对于色谱峰的定性与定量分析。针对色谱信号的去噪问题，本文通过分析色谱信号中噪声信号的特征，综合采用蛇形（Snake）均值滤波算法和改进的一阶滤波算法，实现了色谱信号的去噪处理。色谱峰特征点识别就是确定每个峰的起点、顶点和终点的位置。本文在对色谱峰的几何特征抽取的基础上，完成了色谱峰各信号点的运动趋势（上升、平缓、下降）判定。结合每个点的运动趋势、斜率、峰宽和半峰宽等参数，根据色谱信号特点，提出了色谱峰特征点识别算法，实现了特征点识别。为计算色谱峰的面积，本文在完成基线校正的基础上，利用每个峰的特征点和其基线对峰进行分割，采用面积积分法实现了峰面积计算，并根据最小峰面积和最小峰强度阈值等参数滤除―噪声峰‖。本文采用时间窗法和时间带法，结合峰的保留时间，对色谱峰进行定性地分析，识别出混合物各组成成分。为方便地计算各组成成分的浓度，本文设计并实现了归一法、内标法和外标法等方法，从而完成了整个系统的定性与定量分析。对标准样品进行的测试，以及对结果进行的详细分析说明本文所开发的色谱分析系统已达到了预期要求，具有较高的可靠性和实用性。
张修阁[8]2006年在《基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究》文中研究说明变压器是电力系统的重要元件之一,其运行可靠性直接关系到电力系统的安全和稳定。变压器油中溶解气体能够反映变压器内部绝缘老化情况和内部故障情况。本文在针对变压器油中溶解气体的在线监测及诊断技术进行深入研究的基础上充分论述了油中溶解气体浓度与变压器电气故障的对应关系,提出了以油中溶解气体为特征的在线监测系统的原理和实施方案。 DSP技术涉及到许多学科并具有相当惊人的发展潜力,己经在通信与信息系统、信号与信息处理、自动控制、军事等领域得到广泛的应用。TMS320LF2407 DSP芯片提供了低成本、低功耗、高性能的处理能力,几种先进外设备集成到该芯片中,简化了系统设计。其指令周期缩短到(33ns),满足了系统的实时性要求。正是由于2407 DSP在数字控制中表现的优秀性能,在油色谱在线监测系统中选择TMS320LF2407 DSP芯片作为其核心器件。 针对电力部门和实际应用的需要,提出了以AT 89C52作为主控制器,数字信号处理芯片TMS320F2407作为从CPU的主从式硬件系统设计构想。论文完成了基本的硬件电路设计和软件算法设计。主从CPU之间采用双端口RAM进行数据交换,充分发挥了微控制器的控制功能和DSP芯片的数字信号处理优势。 本文分析了利用油中溶解气体进行变压器故障诊断的方法,对采用IEC三比值法、神经网络方法以及模糊数学方法进行分析。在此基础上,采用专家系统对三者进行综合分析来进行变压器故障诊断。利用C++ Builder和Access作为系统的开发工具,开发研制了基于油中溶解气体气相色谱分析方法的变压器故障诊断系统。该系统具有易维护、易修改和易扩充的优点,对提高电力变压器运行的可靠性具有重要的理论意义和工程应用价值。
刘喜军[9]2000年在《色谱信号采集分析的研究与设计》文中研究说明色谱分析法是现代分离分析实验的一个重要的方法。对色谱对数据的处理也一度是学术界非常热门的课题。 本文研究了色谱数据采集与处理的理论和方法，并在实际工程中，应用了这些方法。论文从数据采集开始，到最后的色谱曲线解析，详细阐述了色谱处理机以及色谱工作站的一般工作方式和系统流程。本文首先对色谱方法以及气相色谱仪的结构和使用原理进行了介绍。随后探讨了利用外置的12位A/D转换系统对色谱仪产生的数据进行采集，并通过串行电缆将色谱数据传输至计算机，然后在计算机中对数据进行进一步的处理的方法。 A/D转换过程中，系统采用了新型的串行A/D转换器件TLC1549C，并采取增益可调模式，最大限度提高系统的转换精度。在系统的控制方面，采用89C2051单片机实现数据的采集、编码和发送。本文并对A/D转换选择进行了详细的证明。 数据处理方面在波峰查找过程中，根据色谱曲线的特点，使用斜率跟踪方法与最小面积阈值共用，快速解析波形信息。在使用数字滤波的基础上，将卡尔曼滤波引入了叠加峰面积分离的工作。
张志广[10]2015年在《细胞样品处理及分析检测关键技术小型化集成化研究》文中研究说明航天科技的发展和社会需求的增加,促进了空间技术和生物学研究的结合,诞生了空间生物学这一崭新的学科。世界各航天大国纷纷将空间生命科学研究当作航天科技发展的重要方向。空间生命科学仪器决定了发展空间生命科学的能力。空间生物样品处理和分析相关技术发展严重滞后,目前的空间生命科学研究难以突破飞行搭载、回收和地面分析的模式。造成这种局面是由多种因素决定的:首先,生物体系复杂,样品处理步骤繁琐,对人工操作依赖较大;其次,目前的样品处理和分析方法大多采用离线模式,自动化程度差;最后,现有的样品处理及分析技术和设备都是基于地面环境开发的,不能适应空间的特殊环境。因此发展集样品处理、分析、检测于一体的在轨分析系统已经成为未来空间生命科学发展不可或缺的重要组成部分。本文针对上述需求分析,对适应空间环境的细胞样品处理与分析检测关键技术进行了研究,建立了基于微孔滤膜截留的细胞样品处理技术,形成了一套原理样机,设计并开发了小型低功耗的发光二极管(LED)诱导荧光检测装置。本文的研究成果仅限于原理样机阶段,在设计上充分考虑了空间环境的特殊要求,实现了仪器的小型化、低功耗和自动化,对于力学环境等空间适应性研究,将由后续样机工程化阶段实现。本研究对于未来空间生物样品的在轨实时检测具有重要的基础性作用。论文主要内容包括:1、适应空间微重力环境的细胞样品处理原理样机的设计与开发:对空间细胞处理技术与设备进行了需求分析,提出了基于微孔滤膜截留技术的细胞清洗、裂解以及细胞内容物释放并对其进行衍生化的总体思路。从理论上进行了可行性分析,研制了一套原理样机,优化了样品衍生化条件,并进行了功能验证。整个装置采用模块化设计思想,具有小型化、集成化和自动化特征,为未来空间环境中细胞样品处理提供了一种可靠的技术和方法。2、正交型光路LED诱导荧光检测器的研制:研制了小型LED光纤光源,取代激光器作为激发光源,自主研发的高精度光纤-毛细管自校准平台保证了由多模光纤传导的激发光可以精准耦合进毛细管内的样品中,激发的荧光由垂直方向的物镜收集并传导至光电倍增管转换为电信号并放大,信号采集卡进行模数转换后,通过串口上传至上位机数据采集与处理程序,对荧光素钠的检测限可以达到10-8 mol/L水平。光纤的引入克服了空间位阻的影响,与传统的激光诱导荧光检测器相比,该装置具有体积小、重量轻、功耗低的优势,已经达到了荧光检测器小型化研究的预期目的。3、基于非平衡耦合光纤的LED诱导荧光检测器的研制:利用非平衡耦合光纤的特殊光路,将激发光路和荧光收集光路集成在一套光纤上。采用无窗激发模式,激发光直接照射在“V”型流路检测池中的荧光试剂中,避免了多次界面反射造成的损失,提高了激发光利用率,而且降低了杂散光进入荧光收集光路的概率,使检测灵敏度提高了一个数量级,对荧光素钠的检测限达到了10-9 mol/L水平。由于光路设计中未采用聚焦透镜,使得装置体积进一步减小。各器件均采用标准SMA接口,降低了装置的组装、调试、维修和扩展难度。改检测器的成功研制对荧光检测的空间应用具有重要的促进意义。4、小波变换在色谱数据降噪中的研究:依据塔板理论建立了仿真理想色谱模型,与实际采样得到的含噪声基线进行叠加,构建出加噪色谱模型,以此为对象考察了不同的阈值函数和阈值估计方法的降噪结果。以FITC衍生化的赖氨酸色谱图为对象,考察了采用不同小波基和分解层次降噪后的色谱峰高、峰面积以及信噪比情况,最终决定采用软阈值函数和Universal阈值估计方法,进行sym2小波12层降噪。与中值滤波结果对比,小波阈值降噪抑制噪声的能力更加出色,信噪比提高非常显著。小波阈值降噪方法的建立,有利于提高空间环境中低丰度生物样品的检测能力,对于拓展空间生物样品检测范围具有重要的促进作用。
参考文献：
[1]. 基于小波的色谱重叠峰辨识及优化方法研究[D]. 林兆培. 华东理工大学. 2013
[2]. 基于Web的色谱分析软件平台研究与设计[D]. 郑波. 东南大学. 2016
[3]. 基于网络服务器在线色谱控制与分析系统的开发[D]. 徐龙. 东南大学. 2017
[4]. 基于GC的氯乙烯聚合动力学参数实时检测系统[D]. 吴招俊. 浙江大学. 2010
[5]. 气相色谱工作站数据采集及分析软件的研究与实现[D]. 于均良. 上海交通大学. 2014
[6]. 在线色谱实时检测系统的开发[D]. 李佳. 浙江大学. 2012
[7]. 色谱峰分析与计算系统的设计与实现[D]. 祝玉芳. 东华大学. 2015
[8]. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究[D]. 张修阁. 兰州理工大学. 2006
[9]. 色谱信号采集分析的研究与设计[D]. 刘喜军. 大连理工大学. 2000
[10]. 细胞样品处理及分析检测关键技术小型化集成化研究[D]. 张志广. 北京理工大学. 2015