專利名稱：從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的方法。屬于色譜定量和色譜峰形分析的改進技術。
背景技術：
多重峰是指由于柱溫高、流動相流速大、柱效低或死體積大等原因造成待分離組分尚未完全分開而使得峰形疊加在一起的色譜峰形，實驗室中常見的多重峰以3-5重為主。隨著分析樣品的日益復雜化和分離條件難以最優(yōu)化，色譜圖中多重峰的重疊現(xiàn)象日益顯著。實現(xiàn)多重峰的剝離成為了色譜定量和峰形研究中的一個技術難題。針對于這種難題的解決辦法，傳統(tǒng)上往往采用垂直切割法和切線法。但是這兩種方法只能對于正常的拖尾峰具有較好的定量結果，對于一些不規(guī)則的峰形定量誤差往往超過20%。范國樑等確定了色譜二重峰中剝離出單獨峰的方法(ZL200410094021)，將定量誤差控制在5%以內(nèi)。但是這種方法僅僅局限于二重峰的剝離定量，對于多重峰的剝離定量無能為力。同時，該方法通過修正的塔板理論實現(xiàn)對單獨峰的模擬，方法繁瑣、參數(shù)較多且實施起來難度較大。因此， 一種適用性更為廣泛、實施簡單、定量誤差小的方法有待開發(fā)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種從多重峰色譜圖中剝離單獨峰方法，該方法具有實用性更為廣泛、實施簡單、定量誤差小的特點，它為色譜定量和峰形研究提供技術支持。
本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的，一種從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的方法，其特征在于包括以下過程
1.第一次擬合
(1)根據(jù)多重峰的形狀，以確定極大值的方法準確確定多重峰中每個峰的頂點，以所確定的頂點近似替代第一次擬合單獨峰的頂點；
(2)依據(jù)步驟(1)所確定的多重峰的每個峰的頂點，以及以多重峰的前沿和后沿構造出各個單獨峰的前沿和后沿讀出多重峰的每個峰的頂點的縱坐標、多重峰前沿最高點的縱坐標和后沿最高點的縱坐標，根據(jù)每個峰的頂點的縱坐標與多重峰前沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)a2……知，再由a2……知的值乘以多重峰的前沿曲線的各點縱坐標確定每個單獨峰的前沿；根據(jù)每個峰的頂點的縱坐標與多重峰后沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)b1; b2……bn，再由b1; b2……比值乘以多重峰的后沿曲線的各點縱坐標確定每個單獨峰的后沿；
(3)將步驟( 所確定的每個單獨峰的前沿和后沿平移到依據(jù)步驟(1)所確定的每個峰的頂點，構成獨立的η個單獨峰，則完成了第一次單獨峰的擬合；
2.第一次迭代
用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰2、3……η的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰1的峰形；用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1，3……η的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰2的峰形；……；用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1， 2……n-1的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰η的峰形；
3.第二次擬合
(1)依據(jù)步驟2所確定的第一次迭代的每個單獨峰的頂點，以及以第一次迭代單獨峰1的前沿和第一次迭代單獨峰η后沿構造出第二次擬合單獨峰的前沿和后沿讀出第一次迭代出的每個單獨峰的頂點的縱坐標、第一次迭代計算出的單獨峰1的前沿最高點的縱坐標和單獨峰η的后沿最高點的縱坐標，根據(jù)每個第一次迭代單獨峰的頂點的縱坐標與第一次迭代單獨峰1的前沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)a2……知，再由 ， a2……％的值乘以第一次迭代單獨峰1的前沿曲線的各點縱坐標，確定出第二次擬合的每個單獨峰的前沿；根據(jù)每個第一次迭代單獨峰的頂點的縱坐標與第一次迭代出的單獨峰η 后沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)b1; b2……bn，再由b1; b2……bn的值乘以第一次迭代出的單獨峰η的后沿曲線的各點縱坐標，確定出第二次擬合的每個單獨峰的后沿；
(2)將步驟(1)所確定的第二次擬合的每個單獨峰的前沿和后沿平移到依據(jù)步驟 2所確定第一次迭代的每個單獨峰的頂點，構成第二次擬合的η個單獨峰；
4.第二次迭代
對步驟3完成的第二次擬合出的η個單獨峰依據(jù)步驟2的方法進行第二次迭代， 得到第二次迭代的η個單獨峰；
5.第三次擬合
對步驟4完成的第二次迭代出的η個單獨峰依據(jù)步驟3的方法進行第三次擬合， 得到第三次擬合的η個單獨峰；
6.第三次迭代
對步驟5完成的第三次擬合出的η個單獨峰依據(jù)步驟2的方法進行第三次迭代， 得到第三次迭代的η個單獨峰；
7.重復擬合和迭代
不斷重復以上步驟5和步驟6的擬合和迭代過程，當連續(xù)兩次迭代出的單獨峰的面積誤差小于0.01%時，停止迭代計算；
8.峰形定量
將最后一次迭代計算出的單獨峰形曲線用于定量和峰形分析，從而完成從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的過程。
本發(fā)明的優(yōu)點在于對于已知多重峰色譜圖，只要找到多重峰中每個峰的頂點即可逐步進行擬合與迭代計算從而實現(xiàn)對η重峰色譜圖進行剝離，該方法應用范圍廣；在得到多重峰形的原始數(shù)據(jù)后，即可以在excel或是其它計算機程序下完成，操作簡單；最終定量誤差能控制在1 %以內(nèi)，定量精度高。


圖1為本發(fā)明從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的實施過程流程圖2為經(jīng)過人為疊加的四重峰色譜在圖2中，A，B，C和D點為準確確定的四重峰色譜圖的四個頂點；E和F點分別為四重峰前沿的起始點和后沿的終止點；曲線EA表示四重峰的前沿曲線，曲線DF表示四重峰的后沿曲線。
圖3為對于圖2第一次擬合計算出的四個單獨峰與真實單獨峰的比較在圖3中，擬合單獨峰1-4分別表示經(jīng)過第一次擬合得到的單獨峰1-4。
圖4為對于圖2第二次擬合計算出的四個單獨峰與真實單獨峰的比較圖5為對于圖2第三次擬合計算出的四個單獨峰與真實單獨峰的比較圖6為對于圖2第四次擬合計算出的四個單獨峰與真實單獨峰的比較圖7為對于圖2應用本發(fā)明從多重峰色譜圖中剝離出的單獨峰與真實單獨峰的比較圖8為對異戊醇、1，4_ 二氧六環(huán)、乙酸丁酯和乙酸異戊酯實測的四重峰色譜圖9為對于圖8應用本發(fā)明方法從四重峰色譜圖中剝離出的單獨峰色譜圖。
上述圖各單獨峰中，實線表示擬合單獨峰，虛線表示真實單獨峰。
具體實施方式
實施例一
儀器HP6890氣相色譜儀，氫火焰離子化檢測器，6890氣相色譜工作站；
色譜柱非極性的HP-5 (5%苯基甲基聚硅氧烷)柱，30mX0. 32_Χ2. 5μπι;
條件檢測器的溫度為250C，進樣口溫度為250C，柱溫80C ；
載氣使用高純氮氣(純度不低于99. 999%)，恒流操作模式，即載氣在柱出口處， 質(zhì)量流量保持恒定，為Iml / min ；
進樣方式分流進樣，分流比為50 :1，每次的進樣量為0. 2ul,
樣品甲基叔丁醚、苯甲醇、丁酸和庚酸。
為驗證本發(fā)明的方法，將以上四種樣品的色譜圖人為地通過橫坐標(即保留時間)平移的方式以不同的重疊程度疊加在一起，構成不同分離度的四重峰色譜圖。分離度用Rs表示，它的大小反映了峰形重疊程度。表1為應用本發(fā)明的方法對不用分離度Rs條件下的四重峰的定量結果。
以下以Rs = 0. 45為例說明具體實施過程。
第一步，確定待剝離的四重峰色譜圖，如圖2所示。
第二步，第一次擬合出四個單獨峰。確定四重峰的四個頂點A、B、C和D，相應的坐標分別為(516，0. 002557)、(595,0. 002821), (738，0. 005068)和(822，0. 006703)；確定四重峰的前沿曲線EA，后沿曲線DF。
計算四個單獨峰的前沿修正系數(shù)a2, a3和 ，
B1 = 0. 002557/0. 002557 = 1. 0000，
a2 = 0. 002821/0. 002557 = 1. 1036，
a3 = 0. 005068/0. 002557 = 1. 9822，
a4 = 0. 006703/0. 002557 = 2. 6217。
計算四個單獨峰后沿的修正系數(shù)b1; b2，b3和b4，
bi = 0. 002557/0. 006703 = 0. 3815，
a2 = 0. 002821/0. 006703 = 0. 4209,
a3 = 0. 005068/0. 006703 = 0. 7561，
a4 = 0. 006703/0. 006703 = 1. 0000。
第一次擬合出單獨峰的具體操作如下
(1)四重峰前沿曲線EA不動；把四重峰后沿曲線DF的各點縱坐標乘以伸縮系數(shù) h，再把伸縮后的后沿曲線DF從頂點822向左平移到516，得到第一次擬合的單獨峰1 ； (2) 把四重峰的前沿曲線EA的各點縱坐標乘以修正系數(shù)a2，把伸縮后的前沿曲線從頂點516平移到595 ；把四重峰的后沿曲線DF的各點縱坐標乘以伸縮系數(shù)Iv再把伸縮后的后沿曲線從頂點822平移到595，得到第一次擬合的單獨峰2 ； (3)把四重峰的前沿曲線EA的各點縱坐標乘以修正系數(shù)％，把伸縮后的前沿曲線從頂點516平移到738;把四重峰的后沿曲線DF 的各點縱坐標乘以伸縮系數(shù)b3，再把伸縮后的后沿曲線從頂點822平移到738，得到第一次擬合的單獨峰3 ;(4)把四重峰的前沿曲線EA的各點縱坐標乘以修正系數(shù)a4，把伸縮后的前沿曲線從頂點516平移到822 ；四重峰的后沿曲線DF不動，得到第一次擬合的單獨峰4。
第一次擬合得到的四個單獨峰與真實單獨峰的比較如圖3所示，可知得到的四個單獨峰比真實峰的峰面積大，即擬合出的單獨峰頂點在真實單獨峰頂點的上方。
第三步，第一次迭代出四個單獨峰。用四重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰2、單獨峰3和單獨峰4的疊加峰形得到第一次迭代的單獨峰1的峰形；用四重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1、單獨峰3和單獨峰4的疊加峰形得到第一次迭代的單獨峰2的峰形；用四重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1、單獨峰2和單獨峰4的疊加峰形得到第一次迭代的單獨峰3的峰形；用四重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1、 單獨峰2和單獨峰3的疊加峰形得到第一次迭代的單獨峰4的峰形。
第四步，此步與第二步相似，第二次擬合出四個單獨峰。首先，選定第一次迭代出的四個單獨峰的頂點，作為第二次擬合單獨峰的頂點。選取第一次迭代出的單獨峰1的前沿曲線作為第二次擬合的前沿；選取第一次迭代出的單獨峰4的后沿曲線作為第二次擬合的后沿。按照第二步的步驟，完成對新選定的前沿曲線和后沿曲線作出相應的伸縮變化，并把變化后的前沿曲線和后沿曲線的頂點分別平移到第一次迭代得到的四個單獨峰的頂點上。第二次擬合得到的四個單獨峰與真實單獨峰的比較如圖4所示，可知得到的四個單獨峰比真實峰的峰面積小，即第二次擬合出的單獨峰頂點在真實單獨峰頂點的下方。
第五步，對第四步中第二次擬合得到的四個單獨峰進行第二次迭代，得到第二次迭代出四個單獨峰。
第六步，對第五步中第二次擬合得到的四個單獨峰進行第三次擬合，得到第三次擬合出四個單獨峰。第三次擬合得到的四個單獨峰與真實單獨峰的比較如圖5所示，可知第三次擬合得到的四個單獨峰比真實峰的峰面積大，即擬合出的單獨峰頂點在真實單獨峰頂點的上方，這一點與第一次擬合得到的四個單獨峰相似。但是不同的是，第三次擬合得到四個單獨峰的頂點比第一次擬合得到四個單獨峰的頂點有所減小，即更接近真實的單獨峰。
第七步，對第六步中第三次擬合得到的四個單獨峰進行第三次迭代，得到第三次迭代出四個單獨峰。
第八步，對第七步中第三次迭代得到的四個單獨峰進行第四次擬合，得到第四次擬合出四個單獨峰。第四次擬合得到的四個單獨峰與真實單獨峰的比較如圖6所示，可知第四次擬合得到的四個單獨峰比真實峰的峰面積小，即擬合出的單獨峰頂點在真實單獨峰頂點的下方，這一點與第二次擬合得到的四個單獨峰相似。但是不同的是，第四次擬合得到四個單獨峰的頂點比第二次擬合得到四個單獨峰的頂點有所增大，即更接近真實的單獨峰。
最后不斷重復第七步和第八步的步驟，迭代計算出的單獨峰則在真實單獨峰上下跳躍，并不斷接近真實的單獨峰，當連續(xù)兩次迭代得到單獨峰的面積誤差在0.01%的范圍內(nèi)波動時，停止迭代，此時迭代計算得到的單獨峰與真實單獨峰幾乎重合。圖7為最終迭代得到的單獨峰與真實單獨峰的比較圖，圖中迭代的單獨峰與真實單獨峰幾乎完全重合。
表1不同分離度條件下應用本方法定量結果的面積誤差(％ )計算
權利要求
1. 一種從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的方法，其特征在于包括以下過程1)第一次擬合(1)根據(jù)多重峰的形狀，以確定極大值的方法準確確定多重峰中每個峰的頂點，以所確定的頂點近似替代第一次擬合單獨峰的頂點；(2)依據(jù)步驟(1)所確定的多重峰的每個峰的頂點，以及以多重峰的前沿和后沿構造出各個單獨峰的前沿和后沿讀出多重峰的每個峰的頂點的縱坐標、多重峰前沿最高點的縱坐標和后沿最高點的縱坐標，根據(jù)每個峰的頂點的縱坐標與多重峰前沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)a2……知，再由a2……知的值乘以多重峰的前沿曲線的各點縱坐標確定每個單獨峰的前沿；根據(jù)每個峰的頂點的縱坐標與多重峰后沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)b1; b2……bn，再由b1; b2……bn值乘以多重峰的后沿曲線的各點縱坐標確定每個單獨峰的后沿；(3)將步驟( 所確定的每個單獨峰的前沿和后沿平移到依據(jù)步驟(1)所確定的每個峰的頂點，構成獨立的η個單獨峰，則完成了第一次單獨峰的擬合；2)第一次迭代用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰2、3……η的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰1的峰形；用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1，3……η的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰2的峰形；……；用多重峰的峰形減去第一次擬合得到的單獨峰1，2…… η-1的疊加峰形，第一次迭代出單獨峰η的峰形；3)第二次擬合(1)依據(jù)步驟幻所確定的第一次迭代的每個單獨峰的頂點，以及以第一次迭代單獨峰 1的前沿和第一次迭代單獨峰η后沿構造出第二次擬合單獨峰的前沿和后沿讀出第一次迭代出的每個單獨峰的頂點的縱坐標、第一次迭代計算出的單獨峰1的前沿最高點的縱坐標和單獨峰η的后沿最高點的縱坐標，根據(jù)每個第一次迭代單獨峰的頂點的縱坐標與第一次迭代單獨峰1的前沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)叫， ……知，再由 ， …… %的值乘以第一次迭代單獨峰1的前沿曲線的各點縱坐標，確定出第二次擬合的每個單獨峰的前沿；根據(jù)每個第一次迭代單獨峰的頂點的縱坐標與第一次迭代出的單獨峰η后沿最高點的縱坐標之比求出縱向修正系數(shù)b1; b2……bn，再由b1; b2……bn的值乘以第一次迭代出的單獨峰η的后沿曲線的各點縱坐標，確定出第二次擬合的每個單獨峰的后沿；(2)將步驟(1)所確定的第二次擬合的每個單獨峰的前沿和后沿平移到依據(jù)步驟2)所確定第一次迭代的每個單獨峰的頂點，構成第二次擬合的η個單獨峰；4)第二次迭代對步驟幻完成的第二次擬合出的η個單獨峰依據(jù)步驟幻的方法進行第二次迭代，得到第二次迭代的η個單獨峰；5)第三次擬合對步驟4)完成的第二次迭代出的η個單獨峰依據(jù)步驟幻的方法進行第三次擬合，得到第三次擬合的η個單獨峰；6)第三次迭代對步驟幻完成的第三次擬合出的η個單獨峰依據(jù)步驟幻的方法進行第三次迭代，得到第三次迭代的η個單獨峰；7)重復擬合和迭代不斷重復以上步驟幻和步驟6)的擬合和迭代過程，當連續(xù)兩次迭代出的單獨峰的面積誤差小于0.01%時，停止迭代計算；8)峰形定量將最后一次迭代計算出的單獨峰形曲線用于定量和峰形分析，從而完成從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的過程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰的方法。該方法的過程包括峰形的擬合和迭代計算，其中，擬合首先確定待擬合的單獨峰頂點及擬合單獨峰所用的峰形前沿和后沿，然后根據(jù)確定的峰形前沿和后沿經(jīng)過伸縮變化和橫坐標的平移完成峰形的擬合；迭代計算是用多重峰的峰形分別減去擬合得到的單獨峰的疊加峰形；不斷重復擬合和迭代過程直至得到的連續(xù)兩次迭代單獨峰面積的誤差小于0.01％停止，并把最后一次的迭代峰形作為從多重峰色譜圖中剝離出單獨峰。本發(fā)明的優(yōu)點在于可以對n重逢色譜圖進行剝離，應用范圍廣；應用excel辦公軟件或其它計算機程序下完成，操作簡單；最終定量誤差能控制在1％以內(nèi)，定量精度高。
文檔編號G01N30/86GK102507814SQ20111030283
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權日2011年10月10日
發(fā)明者張興華, 李登科, 范國樑 申請人:天津大學