基于三维荧光光谱的水中矿物油检测技术的研究

发布时间：2017-03-06 12:43

  本文关键词：基于三维荧光光谱的水中矿物油检测技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《燕山大学》 2015年

基于三维荧光光谱的水中矿物油检测技术的研究

王惠新  

【摘要】：随着我国陆地与海洋石油开采规模的不断扩大,城镇农村生活污水、工业废水排放量的逐渐增加,污水中矿物油类污染物逐渐增加,越来越威胁到人类与生态环境的安全。因此,快速准确地检测水中矿物油的种类与含量具有十分重要的意义。水中矿物油含量的测量方法主要有重量法、浊度法、超声波法、气液相色谱法、分光光度法、荧光光度法等。但是对于微量的溶于水中的污染物,测量的精度和技术方法的实现非常关键。本文对国内外采用的荧光法进行了分析与研究,针对水中矿物油的检测现状,提出了基于荧光技术的三维荧光光谱和特征参量提取相结合的方法。三维荧光光谱法(Three-Dimensional Fluorescence Spectrum,TDFS)是一种新的荧光分析方法,此方法获得的三维数据包含丰富的信息量,增加了数据处理的全面性和可选择性。研究荧光分析法,以朗伯-比尔定律为依据,分析矿物油的二维荧光特性,通过分析多种油品实验,确定所要检测矿物油的激发光谱和荧光光谱的波长范围,得到几种矿物油的二维荧光光谱,研究荧光强度与被测物质浓度之间的关系,对传统荧光光谱法的不足提出了理论依据。阐述三维荧光光谱法的基本原理,研究利用三维荧光光谱法对水中矿物油进行测量与油种鉴别的方法。设计基于三维荧光光谱技术的水中矿物油检测装置,分析具体元器件的选择方案。激发光源采用脉冲氙灯,单色器采用闪耀型分光光栅。选择CCD作为光电转换器件。采用低损耗石英光纤束作为光信号传输通道,设计前置放大电路、滤波电路和Boxcar取样积分器组成的双通道检测电路,实现对背景噪声中微弱荧光信号的提取。研究Monte-Carlo方法计算三维荧光总体积积分值。研究三维荧光总体积积分法中常用的峰值法、均值法、体积法。通过水中矿物油单一成分和混合成分的荧光光谱实验,提取三维光谱的平均值、标准差、荧光强度的累积率分布、原点距、中心距、重心、密集椭圆等敏感特征参量,对三维荧光总体积积分法的工作曲线、灵敏度和积分区域进行研究。基于小波分析和Shannon熵原理,提出荧光信号的小波Shannon熵阈值去噪算法。将小波熵去噪分析法应用于水中矿物油的检测信号中,通过实验确定荧光信号去噪的最优小波函数。比较传统小波去噪法和小波Shannon熵阈值去噪方法,得出两种算法的仿真数据和结论,验证小波Shannon熵阈值去噪分析法对荧光信号的信噪分离效果。

【关键词】：
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X832;O657.3
【目录】：

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