ZnO传感器与色谱分离相结合的POPs快速检测和识别方法

摘要

持久性有机污染物是人类合成的能持久的存在于自然环境之中，对人类及其他生物造成伤害的有毒化学物质。由于人类的大量的使用这类物质，导致了全球环境的污染。又因为持久性有机污染物具有持久性、生物积累性和广范围流动性，使得持久性有机污染物的在全球扩散和在生物体内累积，这些情况加重了持久性有机污染物对环境和人类危害。所以建立一个对持久性有机污染物的监测系统就显得尤为重要。有必要针对持久有机污染物对环境危害的实际情况，开发出持久有机污染物的检测设备，提高持久有机污染物检测的效率和准确性，为对持久有机污染物检测工作做出新的贡献。
　　本文设计制作了一种可携带的持久性有机污染物检测仪器，可以对毒杀芬持久性有机污染物及干扰物进行检测。采用ZnO传感器与色谱分离相结合方法，结合计算机技术，达到对持久性有机污染物检测的目的，具有方便、快速、准确度高等特点。
　　在仪器装置检测到的样本数据进行模式特征提取和训练识别前，我们对数据进行归一化处理，以消除因为量纲、样品浓度、环境温度等外界因素造成的影响。我们对数据进行特征提取时，采用PCA算法和LDA算法。最后根据提取的模式特征使用SVM和径向基人工神经网络训练出分类器，对待测样本进行分类识别。实验结果表明，该检测系统可以对持久性有机污染物进行分类识别，并有很好的分类效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究的背景

1．2．1 研究的意义

1．3 POPs监测发展现状

1．3．1 生物学检测

1．3．2 免疫学检测

1．3．3 色谱检测法

1．4 信号的模式识别方法

1．4．1 常用的信号特征提取方法

1．4．2 几种机器学习方法

1．5 本文的主要研究内容

第2章 持久性有机污染物检测系统的设计与实现

2．1 仪器的总体设计与实现

2．2 仪器中的电路系统

2．2．1 传感器数据采集电路模块

2．2．1 温度控制电路模块

2．2．2 温度控制中的PID参数调整

2．2．3 低噪声弱电流放大器DLPCA-200

2．2．4 UA306型电压采集器

2．2．5 吉时利皮安表6485

2．3 采用的传感器

2．4 色谱分离

2．4．1 色谱分离技术原理

2．5实验条件优化

2．5．1 确定色谱温度

2．5．2 确定载气气压

2．6 仪器装置操作过程及实验总结

2．7 本章小结

第3章 数据特征提取与识别算法

3．1 归一化处理

3．2 数据的特征提取算法

3．2．1 数据的统计学特征提取

3．2．1 主成分分析

3．2．3 线性判别分析

3．3 数据的识别算法

3．3．1 支持向量机

3．3．2 径向基函数网络

3．4 本章小结

第4章 数据特征提取和分类识别算法在POPs识别上的应用

4．1 毒杀芬检测识别的基本操作步骤

4．2 信号的归一化处理

4．3 基于PCA的特征提取

4．4 基于LDA的特征提取

4．5 分类识别效果

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的研究成果