基于SVM和分光度法的多组分染液浓度检测装置研究

【摘要】随着生活水平的提高，人们对纺织品的质量也提出了更高的要求。在实际生产中，纺织品的颜色是评价纺织品质量的重要指标。在染色过程中，染液浓度为影响纺织品颜色的关键因素，因此染液浓度精确检测是纺织品颜色的重要保证。目前，染液浓度检测装置在实际工业生产中还应用较少，特别是多组分染液检测方面还只有较少研究。针对这一问题，本文研究设计了基于分光光度法和支持向量机(SVM)的多组分染液浓度检测装置。考虑到目前多数工业监控系统小型化设计的要求，本文所设计的单色光路系统采用切尔尼-特纳交叉结构设计，该设计具有结构紧凑、空间尺寸小、安装调试方便及减少杂散光的影响等优点。针对普通光电二极管传感器无法实现全光谱测量的问题，本文选用线阵多通道CCD检测器件TCD1708D，具有体积小、分辨率高、灵敏度高、动态范围大、响应速度快等优点，可实现可见光范围全光谱测量。在本文中，系统采用模块化电子设计方案：利用CPLD器件EPM240T100C完成CCD的驱动；选用以ARM9为内核的微处理器S3C2440，控制CCD信号采集处理。在实际工业生产中，往往通过多种染料混合拼染来获得满意颜色。多数混合染液组分间存在着吸收光谱重叠或干扰的问题，无法直接采用朗伯-比尔定律分析染液浓度。针对混合体系吸收光谱重叠干扰严重的问题，本文基于支持向量机回归方法建立了染液浓度检测模型。相比于其他化学分析法模型，支持向量机回归算法对高维小样本数据具有有更好的处理能力和预测效果。本文采用光谱标定法建立光谱数据和像元序号的对应关系，分析支持向量机回归预测模型的相关参数，选择合适的模型参数建立了多组分染液浓度检测算法。本文基于分光光度法和支持向量机回归方法，设计了多组分染液浓度检测装置，成功预测出了染液的浓度。根据实验结果分析，染液的预测平均绝对误差在3%以内。
【作者】徐文杰；
【导师】张建新；
【作者基本信息】浙江理工大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】分光光度法；多组分；浓度检测；支持向量机回归；预测模型；

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