主成分分析在光全散射特征波长选择中应用.pdfVIP

第 18卷 第 8期 光学 精密工程 Vo1．18 No．8 2010年 8月 OpticsandPrecisionEngineering Aug．2010 文章编号 1004—924X(2010)08—1691—08 主成分分析在光全散射特征波长选择 中的应用 唐 红 ，郑文斌 ，李宪霞 (1．中国计量学院计量测试工程学院，浙江杭州310018； 2．中国计量学院信息工程学院，浙江杭州 310018) 摘要：为 了能在用光全散射法测量颗粒粒径时选择对粒径影响较显著的特征波长进行测量 ，通过在可见及可见一红外波 段 内对粒径服从单峰 R—R分布颗粒系的消光光谱 ，一阶微分 以及二阶微分消光光谱进行主成分变换 ，提 出一种特征波 长选择方法 。该方法首先对颗粒系的一阶微分消光光谱进行主成分变换 ，然后将每个波长下的一阶微分消光谱对主成 分贡献率的大小作为特征波长选择的主要依据，并将光谱范围的边界波长也作为特征波长。分别对粒径服从单峰及双 峰 R—R分布 的颗粒系进行数值仿真，并采用标准颗粒 的实测数据进行验证 。验证结果显示 ，采用基于主成分分析的波 长选择方法计算方便、易于实现 ，得到的标准颗粒粒径反演误差均小于 3 ，表 明采用提 出的波长选择方法能够保证选 出的光谱消光值具有较高的信息量 。 关 键 词 ：粒径测量 ；光全散射 ；特征波长选择 ；主成分分析 中图分类号：TB92；0436．2 文献标识码 ：A doi：10．3788／OPE1691 Application ofprincipalcomponentanalysistoselectionof characteristicwavelengthswith totallightscattering TANG Hong ，ZHENG W en—bin ，LIXian—xia (1．CollegeofMetrologicalTechnology Engineering，ChinaJiliang University，Hangzhou310018，China；2．CollegeofInformation Engineering， ChinaJiliangUniversity，Hangzhou310018，China) Abstract：Toselectthecharacteristicwavelengthswhichcontainimportantinformation aboutparticle SiZeSandrefractiveindexesin a totallightscatteringparticlesizingmethod，awavelength selection methodwasproposedbyperformingthePrincipalComponentAnalysis(PCA)fortheextinctionspec— tra。thefirst—Orderdifferentialextinctionspectraandthesecond—orderdifferentialextinctionspectraof monomodalR—R particlesystem in visibleandvisible—infrared regions．Thismethod firstlyused the principalcomponenttransform to disposethefirst—orderdifferentialextinction spectra，and then re— gardedthecontributionrateoftheprincipalcomponenttothefirst—orderdifferentialextinctionspectra ateachwavelength asthemainly criterion to selectthecharacteristicwavelengths．M eanwhile，t