气相色谱仪数据处理方法研究与软件研制

摘要

气相色谱仪可以检测混合气体，分析其中各组分的含量，广泛应用于工业现场和实验室分析。但是，在实际使用中，气相色谱仪数据会受到噪声、基线漂移、多重重叠峰等因素的影响，从而造成分析结果误差较大。为了克服气相色谱仪数据处理面临的难题，本文研究了气相色谱仪数据预处理和数据处理方法，并研制了色谱工作站软件，取得很好的实验效果。
　　分析了气相色谱仪数据的构成和数据中噪声的特点，建立重叠峰的数学模型，采用切线法求取色谱重叠峰中单峰的顶点。针对气相色谱仪数据中噪声的复杂性，提出小波与中位值相结合的两级滤波方法，对数据进行有效的预处理。提出改进的非对称最小二乘算法，对基线进行校正。提出交点垂线法和比例分配法，对重叠峰进行分解，极大地提高了分峰精度。基于MATLAB语言，编制了离线和在线分析软件，实现上述数据处理方法，并具有良好的用户界面，取得良好的应用效果。
　　用本课题组研制的色谱工作站软件在SC3000采集硬件的基础上进行了验证实验，验证了软件的有效性和可靠性。本课题组研制的色谱工作站软件已交付重庆川仪分析仪器有限公司试用，根据对方工程师提出的一些建议，对色谱工作站进行了改进。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 气相色谱仪简介

1．1．1 气相色谱仪的工作原理

1．1．2 气相色谱仪的组成

1．1．3 气相色谱仪数据处理面临的难题

1．2 气相色谱仪数据处理研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 课题来源和研究内容

第二章 气相色谱仪数据特征分析

2．1 气相色谱仪数据的构成

2．2 气相色谱仪数据中的噪声分析

2．3 重叠峰相似性原理

2．3．1 相似性原理

2．3．2 重叠峰数学模型

2．3．3 切线法求顶点

2．4 本章小结

第三章 气相色谱仪数据预处理方法

3．1 目前常用滤波方法存在的问题

3．1．1 滑动平均滤波

3．1．2 多项式平滑滤波

3．2 小波与中位值相结合的两级滤波

3．2．1 中位值滤波

3．2．2 小波滤波

3．3 算法性能分析

3．4 本章小结

第四章 气相色谱仪数据处理方法

4．1 基线校正

4．1．1 基线校正的传统方法

4．1．2 非对称最小二乘法

4．1．3 改进的非对称最小二乘法

4．1．4 算法性能分析

4．2 重叠峰分解

4．2．1 经典的重叠峰分峰方法

4．2．2 交点垂线法

4．2．3 比例分配法

4．2．4 算法性能分析

4．3 本章小结

第五章 色谱工作站软件设计

5．1 基于MATLAB GUI的色谱工作站软件

5．1．1 工作站的原理和结构

5．1．2 工作站的任务与功能

5．1．3 工作站的数据流程图

5．2 工作站软件中的程序示例

5．2．1 串口通讯程序

5．2．2 基线校正程序

5．3 色谱工作站测试和改进

5．3．1 色谱工作站测试

5．3．2 色谱工作站改进

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况