Метод классификации угля и пустой породы с использованием терагерцовой спектроскопии во временной области и комбинации кластерного анализа и анализа главных компонент

Терагерцовая спектроскопия во временной области объединена с многомерным статистическим анализом для выявления различных видов угля и пустой породы. Измерены терагерцовый спектр и спектр мощности образца, показатель преломления и коэффициент поглощения образца рассчитаны по терагерцовому спектру образца во временной области. Обнаружены значительные различия в спектре мощности, показателе преломления и коэффициенте поглощения для разных видов угля и пустой породы. После объединения многомерных статистических методов – кластерного анализа (CA) и анализа главных компонент (PCA) – создана модель, основанная на параметрах ТГц, и исследованы различные типы угля и пустой породы. При кластерном анализе евклидово расстояние между образцами двух типов и оценка первой главной компоненты при анализе главных компонент отражают сходство и различие между образцами угля и породы. Результаты, полученные этими методами, согласуются между собой. Показано, что сочетание терагерцовой технологии  и многомерных статистических методов дает точный подход к различению угля и пустой породы.

1. H. Y. Ge, Y. Y. Jiang, Z.H. Xu, F. Y. Lian, Y. Zhang, S. H. Xia, Opt. Express, 22, 12533–12544 (2014).

2. Y. F. Hua, H. J. Zhang, IEEE T. Microw. Theory, 58, 2064–2070 (2010).

3. C. B. Reid, G. Reese, A. P. Gibson, V. P. Wallace, IEEE J. Biomed. Health, 17, 774–778 (2013).

4. Y. B. Ji, C. H. Park, H. Kim, S. H. Kim, G. M. Lee, S. K. Noh, T. I. Jeon, J. H. Son, Y. M. Huh, S. Haam, S. J. Oh, S. K. Lee, J. S. Suh, Biomed. Opt. Express, 6, 1398–1406 (2015).

5. A. A. Gowen, C. O’Sullivan, C. P. O’Donnell, Trends Food Sci. Tech., 25, 40–46 (2012).

6. H. L. Zhan, J. F. Xi, K. Zhao, R. M. Bao, L. Z. Xiao, Food Control, 67, 114–118 (2016).

7. S. Wietzke, C. Jansen, T. Jung, M. Reuter, B. Baudrit, M. Bastian, S. Chatterjee, M. Koch, Opt. Express, 17, 19006–19014 (2009).

8. J. Neu, C. A. Schmuttenmaer, J. Appl. Phys., 124, 231101 (2018).

9. H. L. Zhan, K. Zhao, L. Z. Xiao, Energy, 93, 1140–1145 (2015).

10. M. Mumtaz, M. A. Mahmood, A. Shahzad, S. D. Khan, M. A. Zia, M. Ahmed, I. Ahmad, J. Infrared, Millim. Te., 41, 1181–1188 (2020).

11. D. Wang, Y. Zhang, J. Han, X. Li, X. F. Chen, T. Z. Qiu, H. Chen, Sci. Rep., 11, 13209 (2021).

12. T. D. Dorney, R. G. Baraniuk, D. M. Mittleman, J. Opt. Soc. Am. A, 18, 1562–1571 (2001).

13. F. Wang, S. Guo, J. F. Zhao, H. Y. Xia, R. M. Bao, H. L. Zhan, J. N. Wang, Spectrosc. Spectr. Anal., 38, 3638–3644 (2018).

14. H. L. Zhan, S. X. Wu, R. M. Bao, L. N. Ge, K. Zhao, Fuel, 143, 189–193 (2015).

15. H. Park, J. H. Son, Sensors, 21, 1186 (2021).