仪器光电综合实验--labview2

实验四、叶绿素含量的线性回归建模实验

一、实验目的

1. 掌握电子表格文件的输出

2. 学会灵活应用LabVIEW中的数学公式进行相应的计算

3. 学会在一个波形图中显示不同的曲线

二、实验设备

计算机1台，LabVIEW虚拟仪器平台1 套

三、实验背景

叶绿素含量的无损检测对精细农业的实现具有重要的意义。光谱分析技术作为一种无损、快速、实时的检测技术在叶绿素含量无损检测应用方面取得了较好的成果光谱分析技术的理论依据是Lambert-Beer定律，即

其中，为入射光强，为反射光强，为物质在波长处的吸光系数，为物质浓度含量，为光程长，称为吸光度。

由公式（1）可知，在和为常数的情况下，物质浓度与吸光度成线性关系。为物质特有属性，对某固定波长为常数，为光子走过的路程，它具有一定的随机性，但是对于特定的波长和物质，在统计意义上应该没有差异。为了消除叶片结构差异而造成的差异，选择一个对该物质没有吸收的特定波长作为参数。

叶绿素的吸收主要集中在可见光的红光区域，其特征吸收峰在650nm左右，通常选择940nm最为参比，这是由于叶片在940nm附近的光谱几乎没有吸收信息，只反映叶片的结构特征，因此，叶绿素含量的光谱测量公式可表示为：

在本实验中，叶绿素含量用叶片的绿色程度即SPAD值表征，光谱数据由海洋光学的USB4000便携式光谱仪获得。

四、实验内容

1. 从原始数据.xls中读取数据（其中第一列为A650，第二列为A940，第三列为因变

量叶绿素含量SPAD 值，以为自变量，以SPAD 值为因变量y），用最小二乘法进行线性拟合（y=k*x+b），得到参数，建立模型。

2. 在Graph XY 波形图中同时显示拟合前后x，y 的关系图。

3. 从预测数据.xls中读取数据，计算x 值（，A650 为第一列数据，A940 为第二列数据），利用1 中建立的模型对其进行预测，并绘制出预测值与真实值（见预测数据.xls中第三列）的关系图。

4. 对预测结果进行评定，计算预测值的均方差RMSEP 和相关系数R。

五、实验结果

前面板

程序框图

六、实验思路

参照程序框图：

1：首先，将文件路径给一个读取Excel文件的控件，然后通过一个所以数组将原始数据中的三列分别取出，650nm和940nm的数据相除作为x值，第三列为y值通过捆绑组成第一个xy图，这是一个散列图。

2：再把x和y值输入一个线性拟合的模块，选择最小二乘法，求出k值和b值分别输出到前面板的数值显示窗口。同时用y=kx+b这个公式求出每一个y值，将x和y捆绑组成一个xy图，这是一个拟合图。

3：和第一步一样，读取数据，得到x和y。这里我需要先得到一个45度的线。我采用给这幅图的两个输入相同的值，也就是x和y用同一个输入得到了一条45度线。4：这里我要得到真值和预测值的关系，从预测数据中得到x值代入公式y=kx+b得到一组y，用y1表示，再从预测数据中取出y值，称为y2.分别以y1、y2为xy图的两个输入得到一副预测值-真值关系图，这是散点图与45度线作参照。点越靠近线则预测值越准确。

5：这里的相关系数和均方差，我均采用labview的自带模块来计算，方便快速。

七、实验总结

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW 集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用

TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。它主要的方便就是，一个硬件的情况下，可以通过改变软件，就可以实现不同的仪器仪表的功能，非常方便，是相当于软件即硬件！

通过实验学习，我对labview的使用有了非常深入的了解，掌握labview这个软件对我们以后的学习、科研有很大帮助。