抗生素类药物的太赫兹光谱自动识别系统研究(附件)【字数：11968】
摘 要（三号字、黑体、居中，“”之间空两格，与内容空一行）近年来，太赫兹技术展现出巨大的发展潜力。抗生素类药物应用广泛，太赫兹技术对药品的自动识别具有重要意义。本文利用太赫兹时域光谱技术来研究常见抗生素类药物的吸收谱，在此基础上，实现了对抗生素类药物的自动识别。本文对支持向量机理论进行了简单研究。利用Matlab软件，快速识别出了太赫兹光谱的特征峰，这为我们分析光谱提供了可靠数据。利用机器学习中的线性回归和最小二乘法，分类器可准确判断出抗生素的类名。该系统对抗生素类药物的识别正确率可达100%。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文的研究背景 1
1.2太赫兹波的介绍 1
第二章 傅里叶变换红外光谱技术及样品的制备 3
2.1傅里叶变换红外光谱技术（FTIR） 3
2.2试验样品的制备 4
2.3傅里叶红外光谱仪的实验数据处理 5
第三章 太赫兹光谱的测定与分析 7
3.1青霉素类抗生素的太赫兹光谱 7
3.2头孢菌素类抗生素的太赫兹光谱 11
3.3 喹诺酮类抗生素的太赫兹光谱 16
3.4其他样品的太赫兹光谱 20
第四章 太赫兹自动识别系统研究 24
4.1基于支持向量机理论对识别系统的研究 24
4.2.1程序算法分析 24
4.2.2程序流程图与运行结果截图 25
4.2.3程序运行效率与算法正确率 28
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
附 录 35
附录A抗生素类名的自动识别 35
附录B峰值位置判断及类名识别 38
第一章 绪论
1.1论文的研究背景
太赫兹波属于一种远红外电磁波，它的频率范围在0.1~9THz。这一波段是电磁波谱中人们尚未完全研究的“空白”区，因此太赫兹波有重要的学术及应用价值。随着80年代超快技术的发展，国内外掀起了一股研究太赫兹光谱的热潮。由于通过太赫兹辐射技术，我们可以获得生物大分子的振动等重要信息，另外，太赫兹光谱它的实时性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，无损性等检测优点，都使得太赫兹光谱技术在药物检测中具有巨大优势。近年来，越来越多的研究人员利用太赫兹光谱对生物分子的灵敏度和特异性，来研究生物的结构与功能信息。
抗生素类药物是应用较为广泛的一种药物，大多数抗生素具有杀菌、抑菌等作用。抗生素有很多类型，在市场上的流通广、获取渠道多、但是滥用抗生素的情况越来越令人担忧，为了保证安全，这使得抗生素类药物的鉴别与质量检查变得更加重要。利用太赫兹光谱技术对药物进行检测，在这些研究中，有利于拉曼散射、红外光谱等对抗生素类药物进行研究，相对于这些技术，太赫兹光谱技术对药品的晶型有较高的灵敏度，能展示出光谱低频段的弱相互作用。太赫兹技术的另一个重要的优点是，太赫兹波产生的能量较低，这一特性使得药物不会产生化学变化。
本文介绍了太赫兹光谱特性，并在一定的理论基础上比较了阿莫西林、头孢类抗生素、环丙沙星、病毒唑等十多种样品的吸收特性。从样品的光谱特征我们可以对抗生素类药物进行有效鉴别。
1.2太赫兹波的介绍
太赫兹波是非常具有科学价值但尚未被完全利用的电磁辐射波，随着光子学技术和材料科学技术的发展，太赫兹波技术得到了突破性的进展，太赫兹辐射技术的应用研究也迅速扩展到了越来越多的领域。目前，对于太赫兹波的研究主要集中在太赫兹波的产生以及检测技术这两个方面。随着研究的深入，人们发现，研究中的重点与难点之一为太赫兹波的产生与检测技术。尽管到目前为止太赫兹的一些技术还不够成熟，使得该技术的应用受到诸多限制，但近年来，太赫兹波技术已经向世人展现出诱人的发展前景。
太赫兹波的产生方法有三种：一种是脉冲太赫兹辐射，另外一种是连续太赫兹脉冲，最后一种方法是由光整流产生宽频带脉冲太赫兹辐射。
脉冲太赫兹波成像能够将投射太赫兹波的强度和相位的二维信息记录下来，并经过适当的处理和分析得到样本的太赫兹图像。
第二种技术是连续太赫兹脉冲发射，它的光源带宽极窄。产生窄频带的光源主要是为了测量高频谱分辨率。连续太赫兹成像实际是一种强度成像。
光整流也是产生太赫兹脉冲的一种方法。该方法利用的是电光效应的逆过程。它具有非线性效应。
太赫兹脉冲的典型脉宽是皮秒量级，因为太赫兹波的该特性，使人们可以方便地利用该技术进行实践分辨。目前，太赫兹波的辐射通常只包含较低的太赫兹射线平均功率，但它的信噪仍然比较高。研究发现，很多生物大分子在振动及转动状态下的能级范围处在太赫兹波段内，同样，很多材料的声子振动能级也落在该范围内，比如超导材料、薄膜材料、半导体材料等。因此太赫兹时域光谱技术作为一种研究材料性质的技术，是一种非常有效的方法，也可将其应用于各种物质的鉴别。
太赫兹光子的能量较低，一般只有几毫电子伏特，所以通常情况下，太赫兹光子可以做到无损检测。
很多材料对太赫兹辐射的吸收很小，比如一些非金属和非极性材料。相反地，一些物质却对太赫兹电磁辐射有很强的吸收，比如物质水，因此在实验开展的过程中，我们要尽量避免水分对实验产生影响。太赫兹实验中得到的探测图像与其他技术中的图像相比，图像更清晰，分辨率高。
太赫兹光谱技术信噪比高，能够迅速地分析与鉴别出样品的细微变化。又因为该技术采用非接触测量，所以对半导体等材料的测量更加准确。
通过大量的资料和报道，我们不难看出，太赫兹波的研究一直是国内外研究的热门话题。早在2004年，太赫兹科技就已经被美国评选为“改变未来世界的十大技术”之一，之后又有很多国家相继将太赫兹列入国家重点研究范围，太赫兹技术逐渐引起了更多国家的关注。我国政府也很看重这一领域的研究，在2005年召开了“香山科技会议”，邀请国内该领域的精英学者来探讨我国太赫兹事业未来的发展方向。在我国，国家科技部和中国科学院对太赫兹的研究给予了很大的支持。早在很多年前，中国就在天津大学、首都师范大学和上海交通大学等十余座高校及研究所相继开展了关于太赫兹波的科学研究工作。这其中首都师范大学是对太赫兹技术研究较早的一所高校。现在有更多高校加入到了该研究领域的行列中，相信这些研究必将给人们带去更多福利。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文的研究背景 1
1.2太赫兹波的介绍 1
第二章 傅里叶变换红外光谱技术及样品的制备 3
2.1傅里叶变换红外光谱技术（FTIR） 3
2.2试验样品的制备 4
2.3傅里叶红外光谱仪的实验数据处理 5
第三章 太赫兹光谱的测定与分析 7
3.1青霉素类抗生素的太赫兹光谱 7
3.2头孢菌素类抗生素的太赫兹光谱 11
3.3 喹诺酮类抗生素的太赫兹光谱 16
3.4其他样品的太赫兹光谱 20
第四章 太赫兹自动识别系统研究 24
4.1基于支持向量机理论对识别系统的研究 24
4.2.1程序算法分析 24
4.2.2程序流程图与运行结果截图 25
4.2.3程序运行效率与算法正确率 28
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
附 录 35
附录A抗生素类名的自动识别 35
附录B峰值位置判断及类名识别 38
第一章 绪论
1.1论文的研究背景
太赫兹波属于一种远红外电磁波，它的频率范围在0.1~9THz。这一波段是电磁波谱中人们尚未完全研究的“空白”区，因此太赫兹波有重要的学术及应用价值。随着80年代超快技术的发展，国内外掀起了一股研究太赫兹光谱的热潮。由于通过太赫兹辐射技术，我们可以获得生物大分子的振动等重要信息，另外，太赫兹光谱它的实时性 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
，无损性等检测优点，都使得太赫兹光谱技术在药物检测中具有巨大优势。近年来，越来越多的研究人员利用太赫兹光谱对生物分子的灵敏度和特异性，来研究生物的结构与功能信息。
抗生素类药物是应用较为广泛的一种药物，大多数抗生素具有杀菌、抑菌等作用。抗生素有很多类型，在市场上的流通广、获取渠道多、但是滥用抗生素的情况越来越令人担忧，为了保证安全，这使得抗生素类药物的鉴别与质量检查变得更加重要。利用太赫兹光谱技术对药物进行检测，在这些研究中，有利于拉曼散射、红外光谱等对抗生素类药物进行研究，相对于这些技术，太赫兹光谱技术对药品的晶型有较高的灵敏度，能展示出光谱低频段的弱相互作用。太赫兹技术的另一个重要的优点是，太赫兹波产生的能量较低，这一特性使得药物不会产生化学变化。
本文介绍了太赫兹光谱特性，并在一定的理论基础上比较了阿莫西林、头孢类抗生素、环丙沙星、病毒唑等十多种样品的吸收特性。从样品的光谱特征我们可以对抗生素类药物进行有效鉴别。
1.2太赫兹波的介绍
太赫兹波是非常具有科学价值但尚未被完全利用的电磁辐射波，随着光子学技术和材料科学技术的发展，太赫兹波技术得到了突破性的进展，太赫兹辐射技术的应用研究也迅速扩展到了越来越多的领域。目前，对于太赫兹波的研究主要集中在太赫兹波的产生以及检测技术这两个方面。随着研究的深入，人们发现，研究中的重点与难点之一为太赫兹波的产生与检测技术。尽管到目前为止太赫兹的一些技术还不够成熟，使得该技术的应用受到诸多限制，但近年来，太赫兹波技术已经向世人展现出诱人的发展前景。
太赫兹波的产生方法有三种：一种是脉冲太赫兹辐射，另外一种是连续太赫兹脉冲，最后一种方法是由光整流产生宽频带脉冲太赫兹辐射。
脉冲太赫兹波成像能够将投射太赫兹波的强度和相位的二维信息记录下来，并经过适当的处理和分析得到样本的太赫兹图像。
第二种技术是连续太赫兹脉冲发射，它的光源带宽极窄。产生窄频带的光源主要是为了测量高频谱分辨率。连续太赫兹成像实际是一种强度成像。
光整流也是产生太赫兹脉冲的一种方法。该方法利用的是电光效应的逆过程。它具有非线性效应。
太赫兹脉冲的典型脉宽是皮秒量级，因为太赫兹波的该特性，使人们可以方便地利用该技术进行实践分辨。目前，太赫兹波的辐射通常只包含较低的太赫兹射线平均功率，但它的信噪仍然比较高。研究发现，很多生物大分子在振动及转动状态下的能级范围处在太赫兹波段内，同样，很多材料的声子振动能级也落在该范围内，比如超导材料、薄膜材料、半导体材料等。因此太赫兹时域光谱技术作为一种研究材料性质的技术，是一种非常有效的方法，也可将其应用于各种物质的鉴别。
太赫兹光子的能量较低，一般只有几毫电子伏特，所以通常情况下，太赫兹光子可以做到无损检测。
很多材料对太赫兹辐射的吸收很小，比如一些非金属和非极性材料。相反地，一些物质却对太赫兹电磁辐射有很强的吸收，比如物质水，因此在实验开展的过程中，我们要尽量避免水分对实验产生影响。太赫兹实验中得到的探测图像与其他技术中的图像相比，图像更清晰，分辨率高。
太赫兹光谱技术信噪比高，能够迅速地分析与鉴别出样品的细微变化。又因为该技术采用非接触测量，所以对半导体等材料的测量更加准确。
通过大量的资料和报道，我们不难看出，太赫兹波的研究一直是国内外研究的热门话题。早在2004年，太赫兹科技就已经被美国评选为“改变未来世界的十大技术”之一，之后又有很多国家相继将太赫兹列入国家重点研究范围，太赫兹技术逐渐引起了更多国家的关注。我国政府也很看重这一领域的研究，在2005年召开了“香山科技会议”，邀请国内该领域的精英学者来探讨我国太赫兹事业未来的发展方向。在我国，国家科技部和中国科学院对太赫兹的研究给予了很大的支持。早在很多年前，中国就在天津大学、首都师范大学和上海交通大学等十余座高校及研究所相继开展了关于太赫兹波的科学研究工作。这其中首都师范大学是对太赫兹技术研究较早的一所高校。现在有更多高校加入到了该研究领域的行列中，相信这些研究必将给人们带去更多福利。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/416.html
