氣相色譜分析常用的定量方法（三）~歸一化法

氣相色譜定量分析歸一化定義(yi) ：歸一化就是要把需要處理的數據經過處理後（通過某種算法）限製在你需要的一定範圍內(nei) 。首先歸一化是為(wei) 了後麵數據處理的方便，其次是保證程序運行時收斂加快。歸一化的具體(ti) 作用是歸納統一樣本的統計分布性。歸一化在0-1之間是統計的概率分布，歸一化在某個(ge) 區間上是統計的坐標分布。歸一化有同一、統一和合一的意思。
歸一化法適用範圍：適合樣品中各組分都能流出色譜柱，並能在色譜圖中出峰，比較適合工廠定量樣品組成，如果需要減少誤差，可以用修正麵積歸一法。

氣相色譜定量分析定量計算方法歸一化法其計算公式：Pi % = (mi / m) · 100%= Aif¢i / (A1f¢1 + A2f¢2 + ¼+Anf¢n) · 100%

式中Pi %為(wei) 被測組分i的百分含量； A1、A2 An為(wei) 組分1 ~ n的峰麵積；f￠1、f￠2? f￠n為(wei) 組分1 ~ n的相對校正因子。當f￠i 為(wei) 質量相對校 的正因子時，得到質量百分數；當f￠i 為(wei) 摩爾相對校正因子時，得到摩爾百分數。

歸一化法的優(you) 點是簡單、準確，操作條件變化時對定量結果影響不大。但此法在實際工作中仍有一些限製，比如，樣品的所有組分必須全部流出，且出峰。某些不需要定量的組分也必須測出其峰麵積及f￠i 值。此外，測量低含量尤其是微量雜質時，誤差較大。

歸一化方法有兩(liang) 種形式，一種是把數變為(wei) （0，1）之間的小數，一種是把有量綱表達式變為(wei) 無量綱表達式。主要是為(wei) 了數據處理方便提出來的，把數據映射到0～1範圍之內(nei) 處理，更加便捷快速，應該歸到數字信號處理範疇之內(nei) 。

歸一化法中的校正因子是通過配製與(yu) 樣品相同組分的標準品求出的。

如果不做相對校正因子，采用麵積歸一化法的誤差大小取決(jue) 與(yu) 被測各組分在檢測器上的單位質量的應答值大小，比如FID檢測器測苯和甲烷不用相對校正因子，測定結果會(hui) 相差喲5倍，2-甲基戊烷和3-甲基戊烷測定結果會(hui) 相同。個(ge) 別的小峰不能定性的用臨(lin) 近的峰校正因子代替。

氣相色譜定量分析常用的歸一化方法：（1）min-max標準化（2）Z-score標準化方法

氣相色譜定量分析兩(liang) 種歸一化方法的使用場景：
1 在分類、聚類算法中，需要使用距離來度量相似性的時候、或者使用PCA技術進行降維的時候，第二種方法(Z-score standardization)表現更好。
因為(wei) ：第一種方法(線性變換後)，其協方差產(chan) 生了倍數值的縮放，因此這種方式無法消除量綱對方差、協方差的影響，對PCA分析影響巨大；同時，由於(yu) 量綱的存在，使用不同的量綱、距離的計算結果會(hui) 不同。
2 在不涉及距離度量、協方差計算、數據不符合正太分布的時候，可以使用第一種方法或其他歸一化方法。比如圖像處理中，將RGB圖像轉換為(wei) 灰度圖像後將其值限定在0 255的範圍。
因為(wei) ：第二種歸一化方式中，新的數據由於(yu) 對方差進行了歸一化，這時候每個(ge) 維度的量綱其實已經等價(jia) 了，每個(ge) 維度都服從(cong) 均值為(wei) 0、方差1的正態分布，在計算距離的時候，每個(ge) 維度都是去量綱化的，避免了不同量綱的選取對距離計算產(chan) 生的巨大影響。

在Z-score標準化（0均值標準化）中，新的數據由於(yu) 對方差進行了歸一化，這時候每個(ge) 維度的量綱其實已經等價(jia) 了，每個(ge) 維度都服從(cong) 均值為(wei) 0,、方差為(wei) 1的正態分布，在計算距離的時候，每個(ge) 維度 都是去量綱化的，避免了不同量綱的選取對距離計算產(chan) 生的巨大影響。

總的來說，在算法、後續計算中，涉及距離度量（聚類分析）或者協方差分析（PCA、LDA等）的，同時數據分布可以近似為(wei) 狀態分布，應當使用0均值化的歸一方法。其它應用中，根據具體(ti) 情況選用合適的歸一化方法。