第33卷，第6期 2013年6月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.33,No.6,pp1456-1461
June,2013
基于“M十N”理论的光谱分析中光源电压对预测精度影响的研究
为4*
李刚1.2，李哲1.2，李晓霞3，林
凌1,2，张宝菊，王
1.天净大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072
2.天津大学天津市生物医学检测技术与仪器重点实验室，天律300072
3.河北工业大学电气工程学院电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室，天津300130 4.天津师范大学物理与电子信息学院，天津300387
摘要“M十N"理论从误差理论的角度阐明了光谱分析中外界干扰因索即“N"因索对于测量精度的影响，并给出了提高测量精度的方法。通过采用实测变电压光源光谱数据与多组分线性吸收谱仿真模型相结合的方法，构造了三组分的理想混合溶液并选择光源电压作为影响被测组分浓度测量精度的"N"因素，分别设定了不同信噪比下的两组各三种不同的校正集与预测集样本“N"因素分布方式，得出了对于系统误差类"N"因索而言，校正集与预测集的"N"因索分布范围对组分浓度的预测精度具有一定影响的结论。实验结果验证了“M十N"理论中"N"因素用于提高测量精度的可行性，同时为其他测量系统减小外界干扰提高测量精度提供了理论指导，
关键词“M十N"理论；光谱分析；“N"因索；系统误差
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)06-1456-06
中图分类号：0433.1
引言
文献标识码：A
的变化等都可能造成光源光谱的变化，由此引起的测量误差将会在整个测量过程中传递。因而，抑制光源光谱变化带来的干扰，对于提高光谱分析预测精度具有重要的意义。
光谱分析技术以其快速、无损、低成本等优点在医药1.")、化工[3]、食品[45、农业等领域具有较广泛的应用，一般而言光谱测量中所检测的目标信号较为微弱，外界环境干扰或者光谱检测仪器本身的噪声等会严重影响光谱测量的精度。尽可能减小外界环境干扰和光谱检测仪器的噪声不失为提高光谱测量精度的方法，但是很难保证光谱测量过程中不引人干扰因索，因而如何通过后续的数据处理和建模分析将这些干扰因素的影响加以滤除是提高光谱模型质量和预测精度的关键，
“M十N"理论从误差理论的角度将光谱测量中的干扰因素(“N"因素)分为随机误差和系统误差，并给出了相应的处理方法，在后续的数据处理和建模分析将两者的干扰影响加以滤除，达到提高预测精度的目的。光谱模型质量和预测精度受到诸多因素的影响[6.1]，光源作为光谱检测仪器的重要组分部分，其稳定与否对于光谱测量的整个过程具有至关重要的影响，如测量时间的延长、环境温度的改变、光源电压
本文通过实测变电压光源光谱数据与多组分线性吸收谱仿真模型相结合的方法，仿真模拟出由于光源电压变化导致的光源光谱变化从而引起多组分吸收谱的变化，并采用偏最小二乘回归[8.9]建模的方法对光源电压变化对于被测组分浓度预测精度的影响进行了初步研究，验证了“M十N”理论中“N"因素对于光谱分析预测精度的影响。
1“M十N"理论 1.1“M+N"理论概述
“M十N"理论是针对光谱分析提出的种用于提高预测精度的理论方法。“M十N"顾名思义由“M"与"N"两部分构成，其中"M"代表被测对象中的M种非测量组分，“N"代表测量过程或者测量环境中影响被测成分测量精度的N种外界于扰因素，“M十N"则代表将"N"因素与“M"因索等同对待。“M十N"理论是从误差理论的角度分析测量系统和测量
收稿日期：2012-11-02，修订日期：2013-02-02
基金项目：国家自然科学基金项目(30973964)，天津市应用基础及前沿技术研究计对项目(11JCZDJC17100)，天津市科技计划项目和科技型
中小企业创新基金项目(10ZXCXSY10400)资助
作者简介：李则，1959年生，天大学精密仪器与光电子工程学院教授
e-mail, ligang59@tjuedu.cn
通讯联系人
万方数据
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