煤矿井下环境气体组分复杂且具有必需性、致灾性、预警性的特点，煤矿气体的定量检测对矿井灾害危险性早期辨识、继发性及次生灾害准确预警、应急救援科学决策具有重要意义。《煤矿气体红外光谱分析理论与应用》系统总结了煤矿气体的分析方法和监测技术，介绍了傅里叶变换红外光谱气体分析原理，分析了煤矿气体红外光谱预处理方法，建立了煤矿气体红外光谱分析模型，提出了目标气体特征变量提取与选择方法，并阐述了煤矿气体红外光谱分析系统的结构、使用方法及其应用等内容。

目录 前言 第1章绪论1 1.1煤矿气体概述1 1.1.1煤矿气体来源2 1.1.2煤矿气体性质5 1.2煤矿气体检测方法9 1.2.1传感器检测法9 1.2.2气相色谱法11 1.2.3光谱法12 1.3煤矿气体检测方法的发展与应用14 1.3.1传感器检测法15 1.3.2气相色谱法17 1.3.3不分光红外光谱法19 1.3.4可调谐半导体激光吸收光谱法21 1.3.5傅里叶变换红外光谱法22 1.4技术适用性对比分析24 1.5本书主要内容及特色27参考文献28 第2章傅里叶变换红外光谱气体分析原理32 2.1光谱波段划分32 2.2分子振动与光谱吸收33 2.2.1分子的转动光谱35 2.2.2分子的纯振动光谱35 2.2.3分子的振-转光谱37 2.3朗伯-比尔定律38 2.4傅里叶变换红外光谱获取39 2.4.1迈克耳孙干涉仪39 2.4.2干涉图的获取40 2.4.3有限分辨率的影响42 2.4.4光谱的形成48 2.4.5FTIR的结构56 2.5本章小结63参考文献63 第3章煤矿气体红外光谱预处理方法65 3.1光谱基线处理65 3.1.1光谱基线发生漂移的原因66 3.1.2光谱基线处理方法70 3.2平滑处理84 3.2.1红外光谱噪声来源与特点84 3.2.2平滑处理方法87 3.3插值97 3.3.1插值目的97 3.3.2插值方法98 3.4谱带拟合101 3.5光谱差分102 3.6光谱解卷积105 3.7本章小结110参考文献111 第4章煤矿气体红外光谱分析模型112 4.1*小二乘法112 4.1.1前向*小二乘法112 4.1.2逆向*小二乘法116 4.1.3应用示例118 4.2主元回归法120 4.2.1主元回归原理120 4.2.2主元回归算法122 4.2.3应用示例123 4.3偏*小二乘法127 4.3.1偏*小二乘回归原理127 4.3.2偏*小二乘回归算法128 4.3.3应用示例132 4.4神经网络法135 4.4.1神经网络理论基础135 4.4.2神经网络建模方法150 4.4.3应用示例157 4.5支持向量机法166 4.5.1支持向量机理论基础166 4.5.2支持向量机回归学习方法173 4.6本章小结180参考文献181 第5章红外光谱特征变量提取与选择182 5.1光谱定量分析中的常用特征182 5.2特征变量选择算法184 5.2.1前向选择法186 5.2.2后向剔除法188 5.2.3正则化模型188 5.2.4遗传-偏*小二乘法191 5.2.5非线性回归模型的特征变量提取193 5.3特征变量选择应用195 5.3.1常用参量的定量分析195 5.3.2前向选择法196 5.3.3后向剔除法200 5.3.4遗传-偏*小二乘法204 5.3.5套索算法208 5.4本章小结213参考文献213 第6章煤矿气体红外光谱分析系统215 6.1煤矿气体红外光谱分析系统主要部件215 6.1.1红外光谱仪216 6.1.2微型工控机220 6.1.3传感器221 6.1.4除尘除湿装置227 6.1.5双锥形新型气室228 6.1.6多气室切换装置230 6.1.7电源模块设计232 6.2煤矿气体红外光谱分析系统软件设计233 6.2.1光谱扫描模块的结构236 6.2.2分析计算模块的算法及结构237 6.2.3人机交互模块的内容与结构240 6.3煤矿气体红外光谱仪的工作方式241 6.3.1井下工作方式241 6.3.2离线工作方式244 6.3.3束管监测方式246 6.4煤矿气体红外光谱仪的操作规范248 6.4.1软件的安装249 6.4.2软件的使用250 6.5煤矿气体红外光谱仪的性能检测251 6.6本章小结255 参考文献256 索引257