谱数据处理2008y-2.ppt

马英杰，成都理工大学，光谱数据处理，第二章光谱定性分析；成都理工大学核专业学院、马英杰成都理工大学、成都理工大学、光谱数据处理功能、光谱显示、光谱数据采集(采集)光谱分析ROI(RangeofI)操作系统比例尺库编辑光谱平滑寻峰核素识别峰面积计算内容计算、定量分析、定性分析、马英杰成都理工大学、光谱数据处理定性分析、全光谱测量(多通道脉冲幅度分析器)元素(核素)发射射线(射线能量E0)、射线作用于探测器、能量E丢失。该能量E被转换成电脉冲信号V，其脉冲幅度V与由模数转换器转换成通道地址ch的脉冲信号E成正比，因此ch与E成正比，成都理工大学马英杰，光谱数据处理定性分析，在光谱数据中读取定性分析的内容，确定分析光谱段的范围光谱平滑(频谱平滑)寻峰， 找到对应于峰值位置的轨道地址ch，确定能量E(能量标度系数)能量标度核(元素)元素标识(核(元素)元素库)库编辑器，马英杰成都理工大学，进行光谱数据处理定性分析，读取光谱数据，分析光谱段确定1。 文件被打开，读入光谱数据：数据1024必须首先知道光谱数据的格式。2.确保分析光谱段可以处理整个谱线。通常，感兴趣的光谱段的处理可以通过对话(框)直接输入到分析光谱段的起始轨道地址和结束轨道地址中。也可以预先设置感兴趣的核(元素)元素和相应的能量，并根据设置自动计算近似频谱的起始和结束轨道地址。如果只分析当前峰，则当前光标可直接用于确定分析光谱的范围。(cursor-30，cursor 30)，马英杰，成都理工大学，频谱是平滑的，这意味着由于核衰变和测量的统计性质，当计数很小时，计数的统计波动相对较大，计数最大的轨道不一定是高斯分布的期望值，而真正的峰值淹没在统计波动中。为了在统计波动的影响下可靠地识别峰值的存在，并准确地确定峰值的位置和能量，从而完成定性分析，需要进行谱平滑。由于散射的影响，统计波动极大地干扰了峰两侧的峰边界，从而影响了峰面积的计算，从而影响了准确的定量分析。因此，光谱数据必须平滑。马英杰，成都理工大学，平滑光谱，基本思想1)光谱数据的平滑处理是逐点进行的2)以待处理的点为中心，利用左右m点的测量数据来校正点，消除统计波动的影响；3)保留特征信息的原始含义。峰值位置，分辨率能量，峰值面积，马英杰，成都理工大学，频谱平滑，方法：1)算术移动平均法(平均移动法)2)重心法3)多项式最小二乘法拟合法4)离散函数卷积滑动变换法5)傅里叶变换法其他。马英杰，成都理工大学，频谱平滑，算术移动平均(平均移动方法)设置x0=i作为待平滑点的坐标，并取M个点(J=I，I1，I2，在左侧和右侧，则有2m 1个点，并且所有2m 1个点的算术平均值被用作该点的校正值。这种方法：两端的M点不能平滑，这叫做边缘损失。马英杰，成都理工大学，平滑谱，算术移动平均(平均移动法)m=1，三点法m=2，五点法，马英杰，成都理工大学，平滑谱，算术移动平均(平均移动法)编程：，for(inti=Beginch；i=EndchI) temp=0；for(intj=-m；在jm中，f(k)=0，即|k|=m是c常用变换函数：高斯函数柯西函数余弦平方函数双曲正割函数矩形函数、马英杰成都理工大学，谱平滑，离散函数卷积滑动变换方法1。高斯函数(H:半宽)当半高宽度H=4通道，变换宽度W=7通道时，卷积滑动变换的平滑公式为：马英杰成都理工大学，谱平滑，离散函数卷积滑动变换方法2。柯西函数当半高宽度H=4道，变换宽度W=7道时，卷积滑动变换的光滑公式为：马英杰成都理工大学，谱光滑，离散函数卷积滑动变换法3。当余弦平方函数的半高宽H=4道，变换宽度W=7道时，卷积滑动变换的光滑公式为：马英杰，成都理工大学，光滑谱，离散函数卷积滑动变换法4。双曲正割函数当半高宽H=4，变换宽度W=7时，卷积滑动变换的光滑公式如下：马英杰，成都理工大学，光滑谱，离散函数卷积滑动变换法5。当变换宽度W=7时的矩形函数，卷积滑动变换的平滑公式(即7通道平均平滑公式)为：谱平滑、离散函数卷积滑动变换方法、无符号、k、m、H；21岁，g；g=0.0f。m=3；h=4；对于(k=0；k0)g=fk；对于(k=0；k=m；fk=fk/g；对于(I=BeginChannel m；I=EndChannel-m；I) g=f0*数据1；对于(k=1；kf)继续；n1=j-m；Maxtemp=数据j-m；对于(inti=j-m；iMaxtemp) Maxstemp=数据I；n1=I； 返回n1；马英杰，寻峰，成都理工大学，简单比较编程寻峰边界左边界，intcmcavaview : Searlbordercampare(intbeginnch，intpeak，intm，float) int n1=beginnch；对于(intj=峰值；j=开始；j-) double f=datajk * sqrt(double(dataj)；if(数据j-m=f) n1=j；休息； 返回1；成都理工大学，寻峰马英杰，简单比较编程寻峰边界右边界，INTCMCAVIEW : SEARRBORDERCAMPARE(INTENDCH，INTPEAK，INTM，FLOATK) INTN1=ENDCH；对于(intj=峰值；j=f) n1=j；休息； 返回1；寻峰马英杰成都理工大学高斯积函数寻峰法的基本思想描述谱峰形状的函数主要是高斯函数：然后从相邻数据点定义一个新函数(第一个高斯积函数只与H有关):理论峰的判断：寻峰马英杰成都理工大学高斯积函数寻峰法的基本思想，类似地， 定义了一个更一般的高斯乘积函数：其中M是步长(用通道表示)和高斯乘积函数的阶数，那么Pm(i)称为M阶高斯乘积函数。 寻峰灵敏度与m有关，灵敏度随m的增加而增加。理论上，对寻峰的判断如下：实际上，当没有峰时，由于(1)基底的存在，(2)统计涨落的存在，马英杰、寻峰寻峰方法的基本思想和成都理工大学的高斯积函数，Pm(i)不是绝对1。因此：1 .为了避免基线参数的影响，最好在应用高斯乘积函数寻找峰值之前扣除背景。2.考虑到统计波动的影响，将被判断为没有峰值的1转变为“单位带”。即峰值确定为：马英杰，寻峰，成都理工大学，高斯积函数寻峰方法：1。计算每个点的高斯乘积值。2.峰值识别：马英杰，寻峰，成都理工大学，高斯积函数寻峰法：3。峰值位置的确定；4.峰边界的确定：单位带下限的两个端点；5.“1”上半高宽度确定函数Pm(i)的截距；6.组合峰的确定在产品函数的两个峰之间没有“带内”产品函数值、马英杰、寻峰、成都理工大学，高斯产品函数寻峰方法注：1。寻峰灵敏度与M有关，随着M的增加，灵敏度增加，但随着M的增加，产品函数的峰值增大寻峰马英杰，成都理工大学，导数法一阶导数法：计算给定光谱段的平滑一阶导数(最小二乘法)。峰值位置是一阶导数值从正变为负并且过零点对应的轨迹地址。具体措施：给定寻峰间隔，计算间隔中沿I增加方向的平滑谱线的一阶导数，并检索一阶导数。该值从正变为负，并且对应于过零点的路径地址是峰值位置。例如，三次多项式的五点光滑一阶导数的公式为：马英杰、寻峰、成都理工大学一阶导数法参数表、马英杰、寻峰、成都理工大学一阶导数法1)判定条件1。测试峰宽：一阶导数正负最大值之间的距离N满足：0.8FWHMN3FWHM2。统计检验：W:峰宽，Np:累计总计数，Ap:净峰面积2)峰位确定：一阶导数由正变化负=0 3)峰边界确定：一阶导数由负变化正=0，寻峰马英杰成都理工大学，一阶导数方法用于编程寻峰位0.8FWHMN3FWHM。一阶导数值从正到负变化到零交叉，计算微分(开始ch，结束ch，m，不同)；intcmmcaview : earpeakDifferential(IntBeginch，intEndch，intfwhm，int different)，intm)intn1=0，differentEndch-Beginch 1，nmax=0，nmin=0，maxtemp，mintemp，tempmaxtemp=不同0；mintemp=不同0；对于(intj=1；j；nmax=j Beginch如果(NMIN-NMAX) 0.8 * FWHM)，寻峰马英杰，成都理工大学，寻峰位0.8FWHMN3FWHM一阶导数值从正过零变为负过零，计算微分(开始ch，结束ch，m，不同)；intcmmcaview : earpeakDifferential(IntBeginch，intEndch，intfwhm，int different)，intm)intn1=0，differentEndch-Beginch 1，nmax=0，nmin=0，maxtemp，mintemp，tempmaxtemp=不同0；mintemp=不同0；对于(intj=1；j；nmax=j Beginchif(nmin-nmax)0.8*fwhm，VirtuaCmCaview : CalculateDifferential(intBeginch，intEndch，intm，intdifference) for(intj=Beginch；阈值时间2。峰值位置的确定：Ri是最大值为3的相应磁道地址。峰值边界的确定：Ri是对应的轨道地址的负最大值，马英杰，寻峰，成都理工大学，协方差法寻峰示例结果显示：示例：峰值地址分别为1782，1868和1900，当W为常数时，H较大，最大值也较大，但当HW时，最大值变化很小。当h为常数时，w较大，Rimax较大，但在W2H后，Rimax值几乎相同。当h和w固定时，四个函数的结果是相似的。当W=7时，无论H有多大，1910年的最大值都大于1782。如果将Rimax=2作为识别下限，将错过1782峰。当W增加时，统计波动峰值被强烈抑制。综合来看，h=4和w=9更好。马英杰，寻峰，成都理工大学，协方差寻峰法解释：1。阈值1。Ri取决于半宽H和拟合数据点W，通常为25。2.H的值优选接近实验光谱峰值的一半宽度。3.W=2M1。当H为常数时，W增大，最大值也较大，具有很强的抑制统计波动的能力，并具有很好的识别真峰和抑制假峰的能力。但当W2H时，Rimax值几乎相同。一般来说，最好是去2H。4.在弱峰的情况下，一些轨道上的计数可能是0，因此用原始数据计算Ri是不合适的，并且在计算之前数据必须是平滑的。成都理工大学的马英杰和寻峰为什么用协方差方法来寻找峰值？当gj=1时的分子部分：这是高斯函数和实验光谱数据的协方差。然后计算变成了计算协方差的问题。寻峰马英杰成都理工大学对称零面积变换法的基本思想是将零面积的“窗口”函数与实验光谱数据进行卷积变换，并要求“窗口”函数为对称函数。线性基底的卷积变换将为零，除非有峰值。因此，原始光谱的对称零面积变换光谱成都理工大学，寻峰马英杰，对称零面积变换方法对称零面积变换函数：1。如果方波函数(包括矩形波)是方波，要求是：a=2b，M=(3H-1)/2I如果是矩形波：a2b，使a=2nb，N=2，3。当m=(2n 1)H-1)/2 a2b，m=aH/2b (H-1)/2，烯能1) b=(能2-能1)/(ABS(通道2-通道1)；elseb=(Energy1-Energy2)/(abs(通道1-通道2)；a=(能量1能量2-b*(通道1通道2)/2；/保存库文件csdiofilesavefile( energy . cal ，cffile :3360 modecreate | cffile :3360 modewrite | cffile :3360 typetext)；charbuffer200；sprintf(缓冲区， %ft%fn ，a，b)；保存文件。WriteString(缓冲区)；保存文件。关闭()；马英杰，成都理工大学，能量标度和峰值能量的计算，能量标度的目的：找出磁道地址和能量之间的对应关系，并将磁道地址转换为能量方法1:已知示例：E(keV)chSm103.2195La1596.43678求解方程，获得：a=19.60b=0.429，马英杰，成