| 发射光谱摄谱数据的计算机处理系统 |
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目前许多单位处理光谱分析摄谱数据,用光谱计算,进行手工处理,以获得分析线对谱线强度比,再作图查曲线和换算含量,势必工作繁琐效率不高。采用Basic和Turbo paseal400语言编制软件,计算机处理数据,经过一段时间的应用,精度可靠性符合要求,从输人数据到打印结果,只需5分钟,有效地提高了谱线测量数据的处理速度。
2 数学模型分析在发射光谱定量分析摄谱数据处理过程中,有两类曲线需要绘制,一是乳剂特性曲线,二是标准试样工作曲线。这些曲线的制作质量对整批分析结果影响很大,是整个设计的关键和难点。寻找曲线表达的函数关系,方法主要有插值法和曲线拟合法。插值法主要有抛物插值、拉格朗日插值、牛顿插值、埃米尔特插值,三次插值法等,曲线拟合有平均法,样条函数法,最小二乘法等。在插值法中,对于所求的近似曲线,要求通过所有的已知点,这样就不可避免地保留了原始数据中的误差。而采用曲线拟合,可以抵消原始数据的误差。所以应用最广泛的还是曲线拟合的最小二乘法。
用最小二乘法拟合曲线实质就是建立近似函数。通俗地说,就是利用一组实测数据(xi,yi), (i=l, 2…,N)处理成某一类型的曲线:
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(1) |
并使这条曲线与数据(xi, yi)很接近。接近的标准就是
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(2) |
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(3) |
(3) 式称为正规方程组。a0, a1, a2…an均应满足以上方程,用线性方程组的列主元消去法求解。求解出的a0, a1, a2…an代入(1)式,便得到所求的函数。
3 处理过程本软件具有曲线拟合、画图、浓度换算及打印结果等功能,能够根据曲线的制作质量方便地变换拟合次数,删除点、恢复点,对比曲线质量,以获得最佳的曲线。
主程序
a 输人第一组乳剂特性曲线数据,作为纵座标Si。并与对应的横座标lgIi组合;
b 调用曲线拟合子程序,求出第一条曲线;
c 有第二条乳剂特性曲线吗?否转h;
d 输入第二组乳剂特性曲线数据,作为纵座标Si, 并与对应的横座标lgIi组合;
e 调用曲线拟合子程序,求出第二条曲线;
f 将二个乳剂特性曲线函数按要求组合成一个函数;
g 将二个乳剂曲线通过平移合成一条曲线;
h 输人标准系列并将lgI背, lgI分lgI内作为纵座标,根据乳剂特性曲线函数,求出对应的横座标lgI背、lgI分、lgI内
i 根据公式lgI分/I内=lg(10lgI分-10lgI背)计算出对应的线对比;
j 以lgI分/I内为纵座标,对应的浓度值为横座标,调用曲线拟合子程序,求出工作曲线;
k 输人样品测光数据,作为纵座标;
l 根据乳剂特性曲线函数求出对应的lgI分、lgI背、lgI内
m 计算出线对比lgI分/I内作为纵座标;
n 根据工作曲线求出横座标即为所求含量c;
o 按要求打印结果报表。
P 如还有同类样品,转K;
q 不同工作曲线,转h;
r 不同乳剂特性曲线,转a;
s 退出到操作系统状态。
曲线拟合子程序算法
a 选择曲线拟合次数;
b 采用曲线拟合的最小二乘法,求出一个近似函数;
c 画出各值所对应点及拟合曲线;
d 判断该拟合是否满意?是转(8);
e 抛点吗?是转(2)
f 恢复点吗?是转(2)
g 选择其它曲线拟合次数,并转(2)
h 子程序还回
在本程序设计过程中,曾采用了抛物线插值法,现将它与曲线拟合最小二乘法及光谱计算盘人工处理结果进行比较,这些原始数据部具有一定的代表性。结果见表 1
| 表 1 数据处理测定含量对照 |
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从上表可以看出,曲线拟合法和抛物线插值法与人工处理结果很接近,达到了精度要求,特别是曲线拟合法比抛物线插值法更吻合,可以完美地代替手工操作。
| [1] |
张如洲.
微型计算机数据采集与处理[M]. 北京: 北京工学院出版社, 1988.
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| [2] |
李克安, 童沈阳. 分析实验室. 1988, 7(3), 453华中工学院编. 算法语言计算方法
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| [3] |
华中工学院编.算法语言计算方法
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1992, Vol. 6
