第35卷，第2期 2015年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 2-pp390-393 February,2015
兽美
张保华，江永成，沙文，张先焱，崔执凤2
1.安微大学电子信息工程学院，安徽合肥230601 2.安微师范大学原子与分子物理研究所，安微芜湖
周241000
摘要表面增强拉曼散射(SERS)技术具有快速、指纹效应与极低的检测限等优点，被越来越多地应用到有害污染物、有毒物质、危险物质的检测与分析中。在SERS光谱的测量过程中，易受基底、仪器、宇宙射线与测量环境等固素影响，出现波动现象，对后续的分析与检测造成较大的干扰，基于农药福美双SERS光谱数据，尝试利用多种特征提取算法，如主成分分析(PCA)、离散余弦变换(DCT)、非负因式分解(NMF），对光谱的主分量进行提取，以减弱光谱数据波动对其后续的定量分析结果的影响。然后将提取后的分量分
别结合线性回归算法一
一偏最小二乘法回归(PLSR)，非线性回归算法一
支持向量机回归(SVR)建立定量
模型。最后，利用5-折交叉验证方法对比不同特征提取算法在不同类型的回归算法下的效果，通过实验验证可知，SVR对福美双落液的分析精度要明显高于PLSR，这主要是由于SERS光谱强度与被分析物浓度之间为非线性关系，同时针对两种类型回归算法，特征提取算法都能明显地提升了分析结果，主要是由于其提取了源数据的主体信息，去除干扰信息，其中在线性回归中使用PCA效果最佳，在非线性拟合中使用NMF结果最佳，分析误差最好时可降低近3倍。最优回归模型(NMF十SVR)的交叉验证均方误差（RMSECV)为 0.0455μmol·L-（10-°mol·L-），达到国家对福关双的检测标准，为农药快速检测提供一种新的方法
关键词特征提取算法；表面增强拉曼光谱；定量分析；福关双
中图分类号：0657.37
引言
文献标识码：A
D0I: 10, 3964/j. issn, 10000593(2015)02-039004
定量分析中，以去除光谱波动对分析结果的影响。
实验中，测量0.1~~50μmol·L-1福关双溶液的SERS 光谱数据，并选取4001600cm-1范围光谱，首先利用
表面增强拉曼散射(SERS)光谱包含着物质分子间的振动与转动信息，具有指纹特性，可用于物质的分析；粗糙贵金属纳米颗粒对光谱信号的极大增强作用，又使其获得了极低的检测限；同时仪器科学与材料科学的高速发展，SERS 光谱的稳定性、可重复性得到较大提升.综上原因，SERS技术被越来越多地应用到有害污染物、有毒物质、危险物质的检测1-3]。近年来，一些学者开始尝试结合化学计量学方法（主成分回归PCR，PLSR，SVR等）使用SERS光谱实现物质的定量与定性分析4.5]，但SERS光谱在测量过程中，受到基底、仪器、测量环境及宇宙射线等多因素影响，容易出现杂波、扰动及漂移等波动现象，分析结果出现较大误差。相关研究.门表明，特征提取方法能提取原始信号的主分量，消除干抗分量，提高分析结果，PCA"，DCT"，NMF]是常用的特征提取算法，将其应用于农药福美双SERS光谱的
收稿日期：2014-01-07，修订日期：2014-04-10
基金项目：国家自然科学基金项目（11074003，20973001)资助
作者简介：张保华，女，1962年生，安微大学电子信息工程学院副教授
*通讯联系人
email: zfeui@mail, ahnu, edu, cn
PLSR、SVR进行回归分析，再与PCA，DCT，NMF所提取的主分量结合PLSR，SVR的定量分析结果对比。通过5-折交叉验证法以回归模型的交叉均方误差值（RMSECV)为标准对回归分析结果进行量化评价，以确定在福美双SERS光谱定量分析申特征提取算法的使用
实验部分
1 1.1:
材料与设备
福关双纯晶（99%）、硝酸银溶液、柠檬酸钠溶液、共聚焦拉曼光谱仪（LabRAMHR800），福关双溶于乙醇（99%，
)中，配制0.1，0.5，1，5，10，50μmol·L的溶液。 1.2
SERS光谱测量
SERS是基于糙贵金属（金、银等)对拉曼光谱信号的 email: baohua_zh(@ sina. com