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高光譜在土壤微塑料顆粒分類的實(shí)驗(yàn)

時(shí)間:2024/9/9閱讀:1112
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關(guān)鍵詞導(dǎo)讀塑料顆粒分選  高光譜技術(shù)  無損檢測(cè)


01 實(shí)驗(yàn)背景

土壤微塑料是指進(jìn)入土壤環(huán)境中的微型塑料顆粒。這些微塑料顆粒通常是由于塑料制品在環(huán)境中的分解、老化以及物理磨損而產(chǎn)生的。它們具有粒徑小、遷移性強(qiáng)、疏水性強(qiáng)等特點(diǎn),因此容易在土壤和水體中分布和遷移。土壤微塑料對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)具有顯著的負(fù)面影響。

高光譜技術(shù)能夠捕捉非常詳細(xì)的光譜數(shù)據(jù),幾乎提供了連續(xù)的光譜信息。每一種塑料材料都有其光譜特征,這些特征體現(xiàn)在它們對(duì)不同波長光線的吸收和反射特性上,從而可以通過高光譜成像得到精準(zhǔn)區(qū)分??捎糜诙喾N塑料類型和混合塑料的識(shí)別,特別適用于復(fù)雜混合物中細(xì)微差異的辨識(shí),有助于解決塑料回收行業(yè)面臨的多種材質(zhì)混雜難題。




02 實(shí)驗(yàn)裝置原理


驗(yàn)證裝置原理圖及采集裝置效果圖


微塑料樣品


03 實(shí)驗(yàn)操作

使用900-1700nm近紅外高光譜相機(jī)對(duì)4種微塑料樣品(PS、PA、PLA、PE)進(jìn)行高光譜數(shù)據(jù)采集;

使用高光譜數(shù)據(jù)處理和分析軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪和反射率計(jì)算等數(shù)據(jù)預(yù)處理;


數(shù)據(jù)處理軟件上四種微塑料的高光譜數(shù)據(jù)曲線


從下圖可以看出:自上而下分別為PS、PA、PLA、PE,使用反射率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可以發(fā)現(xiàn)每種材料反射率曲線在1100-1200nm波段都有不同且明顯的吸收峰。使用深度學(xué)習(xí)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,將4種塑料建立數(shù)據(jù)庫導(dǎo)入模型區(qū)分,由于模型數(shù)據(jù)不夠,塑料邊緣部分還存在誤判情況。


四種微塑料顏色渲染圖


04 可行性研究結(jié)論

單從曲線上看,不同材質(zhì)塑料微顆粒有明顯區(qū)別, 使用深度學(xué)習(xí)算法,能比較直觀分辨出塑料微顆粒材質(zhì),問題點(diǎn):塑料邊緣處還存在誤判情況。






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