基于光譜特征約束非負矩陣分解的輪胎橡膠太赫茲混疊光譜分離

殷賢華，劉 昱，奉慕霖，李 安，莫 瑋

1. 桂林電子科技大學電子工程與自動化學院，廣西 桂林 541004 2. 廣西自動檢測技術與儀器重點實驗室，廣西 桂林 541004 3. 國家橡膠及橡膠制品質量監督中心(廣西)，廣西 桂林 541004

引 言

太赫茲波是一種處于紅外和微波之間的頻率間隙中新興的振動光譜分析技術, 通常覆蓋0.1至10 THz[1]。 在過去的十年里, 該技術已經成為在醫學診斷[2]、監測結晶度和多態性[3]以及多組分混合物的定量檢測方面的研究工具。 然而, 其研究對象的多為純凈物或者已知組分的混合物白色系統，面對混合物成分完全未知的黑色系統, 如何從未知混合物測得的數據中提取出純組分的光譜數據就成為進一步探索物理或化學機制的首要任務。 針對此問題，Ma[4]等將自模型曲線分辨法引入太赫茲混疊光譜分解，但是該方法需要知道光譜的一些先驗知識進行交互； Gan[5]等將基于純變量初始化的非負矩陣分解方法應用于太赫茲混疊光譜分解，相較于隨機初始化的非負矩陣分解方法，該方法在精度和速度上都有所提高，但是該分解方法缺乏適當的約束，對于三組分混合物的分解結果稍微較差。

輪胎橡膠是由膠料(生膠)和一些加工助劑(硫化劑、防老劑等)組成的多組分混合物。 對于輪胎制造企業，生產輪胎的橡膠及助劑混合物組分都是已知的，屬于白色分析體系，對其檢測可以防止輪胎生產過程中用錯原材料成分而造成輪胎質量問題； 對于輪胎橡膠和助劑檢測部門而言，輪胎橡膠及助劑混合物組分則是全部未知或部分已知，屬于黑色分析體系或灰色分析體系，對其檢測可以知道有效成分是否達標，從而實現對輪胎產品的質量監督檢驗。……