中药和毒品的太赫兹光谱分类识别及其实用化研究

摘要

近年来，太赫兹技术受到了越来越多的关注，尤其是太赫兹时域光谱技术的发展，使其被应用于许多领域的物质特性检测。由于被测样品种类与形态的多样性使得太赫兹光谱也呈现出其复杂性，在实际检测时时常出现各种问题。为此，本文旨在解决多成分多形态物质的太赫兹光谱检测中出现的问题，及其实际应用技术装置的问题。首先介绍了一般典型的太赫兹时域光谱系统及其信号数据的处理办法。针对以中药为代表的无特征吸收峰的样品和以毒品为代表的特征吸收峰明显的样品，分别进行了实验研究与理论分析，提出了四种光谱匹配算法对易混品多组分样品的吸收系数进行相似度计算。得到了较好的识别效果。论文的主要内容有：
　　1.对透射式太赫兹时域光谱系统材料参数的计算过程进行了推导。对太赫兹时域脉冲信号中反射峰信号对频域信号造成的影响进行了分析，同时从公式的推导和数据处理结果的对比两方面论述了清除时域信号中反射峰信号的必要性，有效的减少了因时域信号处理不当而引入计算结果中的噪声信号。
　　2.通过商用太赫兹时域光谱仪对中药易混品的识别进行了实验研究。对五种不同来源的鸡血藤和其易混品大血藤进行了检测。由于样品没有明显的吸收峰，对数据进行微分处理，大血藤与鸡血藤吸收系数谱图上的微小差异得以显现。引入四种光谱匹配算法对两类样品的吸收系数进行相似度计算。从分类结果来看，光谱角算法能够获得最好的识别效果，其识别正确率达到95％。
　　3.对11种毒品标准品进行了太赫兹时域光谱检测，将结果与文献中所得结果进行了对比，得到了较为一致的结果。对两种普通毒品样品进行了检测，分析了其与标准样品谱线的差异。对不同旋光性甲基苯丙胺进行了检测，结果显示出两种样品明显的差异性。通过对标准品与普通品的检测，为进一步进行毒品溯源工作打下了基础。
　　4.针对样品检测的需要及其特殊性，设计了适用于毒品检测的样品架。毒品是一种极其特殊的样品，检测是要严格遵循其管理措施。本文对相关单位提供的毒品样品均密封在聚乙烯塑料袋内，不能打开。为此，设计了密封于塑料袋的检测样品架，该样品架同时也适用于片状样品的检测。为毒品太赫兹光谱数据的处理及分析编写了易于使用的程序界面。该程序能方便的计算及显示样品太赫兹吸收系数，对所得结果能显示谱线中吸收峰位置，能将被测样品数据与数据库中所存标准品数据进行对比，快速判断样品所属类别。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1太赫兹技术简介

1.2太赫兹光谱技术在物质检测领域的应用

1.3本论文主要的研究工作

第二章 太赫兹时域光谱技术及数据的处理方法

2.1太赫兹时域光谱系统简介

2.2透射式太赫兹时域光谱数据的处理

2.3光谱匹配算法应用于太赫兹光谱识别

2.4本章小结

第三章 中药易混品太赫时域光谱分析

3.1研究背景

3.2样品制备及实验过程

3.3实验结果的定性分析与讨论

3.4本章小结

第四章 毒品的太赫兹时域光谱研究

4.1毒品的太赫兹时域光谱检测

4.2不同旋光性毒品的太赫兹光谱分析

4.3应用于毒品太赫兹检测的样品架设计

4.4本章小结

第五章 毒品太赫兹光谱数据分析界面

5.1程序的开发环境

5.2程序的需求分析和流程规划

5.3程序功能的实现

5.4本章总结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢