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汽车驾驶员血液酒精含量的近红外光谱法无损检测
| 论文题名： | 汽车驾驶员血液酒精含量的近红外光谱法无损检测 |
| 关键词： | 汽车驾驶员;酒精含量;近红外光谱;无损检测;偏最小二乘法 |
| 摘要： | 在世界各国交通事故的法医学调查中,酒后驾驶是导致交通事故发生的重要原因,醉酒驾驶的检测与预防越来越受到世界各国的重视。目前,较为成熟的酒精检测方式为呼气式酒精检测和抽血检验,由于抽血检验属于有创伤的检测方法,呼气法检测又存在检测精度的问题,而近红外光谱法作为一种快速、准确、无损的检测方式,与现有的技术相比,有不可替代的优势。近红外光谱法已经被广泛的用来检测人体内的物质,如葡萄糖、血氧等含量的检测,可以说该技术已经进入到了成熟发展阶段,但是国内外尚未有近红外光谱法检测驾驶员血液中酒精含量的相关报道。 本文的目的是实现驾驶员体内酒精含量的近红外光谱法无损检测,利用小波分析与偏最小二乘法对人体内酒精的近红外漫反射光谱进行了分析与研究,并在此基础上分析血液酒精在人体内随时间衰减以及吸收的规律,建立了偏最小二乘法检测人体内酒精含量的定量模型,并对所建立模型的预测精度及稳定性进行检验。 人体内酒精近红外光谱信号含有较强的噪声,特别是直接在人体皮肤表面采集的信号,噪声干扰十分强烈,不能直接用于建立模型,本文采用采用小波变换对酒精近红外光光谱进行预处理。本文比较了软阈值和硬阈值条件下,缺省去噪方法、Birge-Massart去噪方法和最大最小值去噪方法对体外、体内酒精近红外漫反射光谱去噪效果优劣,根据不同方法的信噪比与均方根误差对去噪结果的好坏进行评价。选择了硬阈值条件下,：natlab缺省去噪方法,对所得光谱数据进行了去噪处理,可获得最佳的去噪结果,并确定了酒精的特征光谱波长范围在2200nm到2400nm。 根据小波分析等预处理之后的光谱数据,采用了偏最小二乘法建立定量校正模型,留一交叉验证法确定最佳主成分数。采用相关系数(R)、均方根误差(RMSEC)作为校正模型的评价参数,未知样本的预测结果采用预测均方差(RMSEP)及平均相对误差(MREP)进行评价,并对模型的重复性进行验证,实现了对未知酒精浓度的检测。 最后,针对不同人群、不同饮酒量、个体差异作了细致的分类,并分别研究不同条件下的代谢规律。研究表明,酒精在血液中的代谢大致呈现一个先增加,达到某一个峰值,然后减少的过程。人体饮酒以后,大约在50分钟到70分钟,血液酒精含量达到最大值。酒精在人体内的代谢规律与饮酒量、饱腹或空腹、个人体质有很大的关系。空腹、体内缺少乙醛脱氢酶2的个体在过量饮酒时容易出现醉酒现象,与饱腹,体内乙醛脱氢酶2正常相比,酒精在人体内的残留时间偏长。 |
| 作者： | 陈国强 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李增勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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