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基于太赫兹光谱的土壤重金属铅含量检测初步研究

文献类型： 中文期刊

作者： 李斌 1 ; 赵春江 2 ;

作者机构： 1.北京农业智能装备技术研究中心

2.农业部农业信息技术重点实验室

关键词： 太赫兹时域光谱;土壤重金属;检测;铅;偏最小二乘法;遗传算法

期刊名称： 农业机械学报

ISSN： 1000-1298

年卷期： 2016 年 47 卷 S1 期

页码： 291-296

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 探索应用太赫兹时域光谱用于农田土壤重金属含量检测的机理和可行性,尝试发展一种新的检测方法和手段。研究了样品制备测量方法,确定了最佳的制备参数为:聚乙烯样品盒尺寸为35 mm×3.5 mm×35 mm,中间空隙1.5 mm;压片法样品质量220 mg,2.5 t压力;分别制作一定浓度梯度(30~900 mg/kg)的含铅土壤样品30组,使用Z-2型太赫兹时域光谱仪采集相应的土壤样品太赫兹透射光谱数据,对光谱数据进行预处理,包括平滑处理、多元散射校正、基线校正,采用全谱-偏最小二乘法、区间-偏最小二乘法和遗传算法-偏最小二乘法建立土壤样品中重金属元素铅含量的定标模型并对预测集样本进行预测。实验结果表明,采用样品盒法制作土壤样品并且基于遗传算法进行特征波段选择、结合偏最小二乘法的建模效果最佳,含重金属铅的土壤样本模型的标定集和预测集的相关系数分别为0.86和0.81,标定均方根误差和预测均方根误差分别为23.55 mg/kg和39.52 mg/kg。本研究通过分析土壤样品的太赫兹透射光谱吸收系数与重金属元素铅含量的相关关系,建立了较好的预测模型。

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