第33卷，第1期 2013年1月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.33,No.1,pp85-88
January，2013
近红外光谱对天然岩石中矿物成分含量测定的研究
李军华，吴炜，，何艳，姚金铸，吴晓红，邓
波
四川大学电子信息学院，四川成都610065
摘要使用近红外光谱仪获取由高岭土、白云母和蒙脱石三种岩石矿物粉末混合成的模拟天然岩石样本的近红外漫反射光谱信息，通过标准归一化（standardnomalvariable)的方法对光谱数据进行预处理，采用随机森林(randomforest)进行数学建模，对岩石样本的组成成分进行预测，预测得到三种岩石成分最小均方根误差分别为：0.0880，0.0956，0.1212实验结果表明应用近红外浸反射光谱来测定天然岩石中各种矿物成分的含量是可行的，为今后岩石成分的快速检测提供了理论依据。
关键调近红外浸反射光谱；标准归一化；随机森林；最小均方根误差；岩石矿物
中图分类号：TE121
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)01-008504
没反射光谱技术快速测定岩石矿物成分提供了可能性。本工作采用国内常见的高岭土、白云母和蒙脱石三种矿物按照不同的比例进行配比，模拟天然岩石以组成实验样本，采用近
在石油、矿藏励探过程中，如何快速、方便地检测出岩石中各种矿物成分对岩性分析，以及之后的石油含量、油性、矿物储量和矿物质量分析至关重要。岩石中各种矿物含量的实验室化学检测方法虽然较为准确，但是整个过程复杂累项，普需要跛坏岩石样本，而且需要检测人员具有较高的专业知识和检测技能，检测仪器也过于复杂、昂贵。
20世纪80年代以来近红外漫反射光谱（near infrared diffusereflectancespectroscopy)分析技术与计算机技术有机结合后迅速发展，与传统方法相比其具有快速、无损、准确等特点，在石油化工、农业生产、医药等各项领域有了广泛的应用3)。近红外光是指波长在780～2526nm范围内的电磁波，习惯上又将近红外光分为近红外短波（780～1100 nm)和长波(11002526nm）两个区域。许多发达国家已经在多个领域内将近红外光谱技术作为行业产品质量评定的标准技术，几乎完全替代了实验室化学检测分析方法，生产效率和产品质量两方面得到了显著地提高。我国在近红外光谱分析技术上面起步较晚，20世纪80年代后期长春光机所与物理所研制成功滤光片型饲料近红外分析仪，之后十年间又成功研制出多款滤光片型近红外分析仪，与此同时，中国在石油化工领域开发出了光栅扫描型近红外分析仪用于快速检测石油成分，并取得了可喜的成果[3]。
由于不同矿物的近红外渡反射光谱不同，为利用近红外收稿日期：2012-05-21，修订日期：2012-09-10
红外光谱仪对样本进行近红外浸反射光谱采集，然后对光谱数据进行分析。首先，采用标准归一化方法对光谱数据进行预处理，然后建立主成分回归（principal component regres sion，PCR)、偏最小二乘法（partialleastsquares，PLS）、人工神经网络(artificialneuralnetworks，BP-ANN)和随机森林(randomforest)四种模型，对岩石中三种矿物的组分含量进行预测，并以其真实值和预测值的最小均方根误差为评价指标。实验表明随机森林预测结果较好，基本能够满足实际应用的需求，对矿物的分析具有指导意义。
实验部分 1.1
矿物样本的获取
试验样本购自北京水远山高矿物标本有限公司的较高纯度高岭土、蒙脱石和白云母三种有着重要的工业使用价值的块状单矿物粉碎成的粉末状样本。三种粉末样本按照一定体
积比例组成混合物，模拟天然岩心。 1.2矿物光谱采集系统
天然岩石成分分析系统由近红外光谱采集单元、采集控制单元和计算机显示控制单元组成，近红外光谱采集单元由：爱万提斯公司AvaSpec-NIR256-2.5近红外光谱仪（波长范围：900~2500nm，最高分辨率；15nm，信噪比：1200：
基金项目：国家自然科学基金项目（60972130)，国家重点实验室项目（PLC200902)资助
作者简介：李军华，1986年生，四川大学电子信息学院硕士研究生
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