成分分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
成分分析的實例教程
【主成分分析法】
（詳見《多元統(tǒng)計分析》）設(shè)對某一事物的研究涉及p個指標(biāo)，分別用X1，X2，…，X。表示，這p個指標(biāo)構(gòu)成的p維隨機(jī)向量為X=(X1，X2，…，Xp)'。設(shè)隨機(jī)向量X的均值為μ。
對X進(jìn)行線性變換，可以形成新的綜合變量，用Y表示，也就是說，新的綜合變量可以由原來的變量線性表示，即滿足下式：
而它的幾何意義在于，在處理涉及多個指標(biāo)問題的時候，為了提高分析的效率，可以不直接對p個指標(biāo)構(gòu)成的p維隨機(jī)向量X=(X1，X2，…，Xp)'進(jìn)行分析，而是先對向量X進(jìn)行線性變換，形成少數(shù)幾個新的綜合變量Y1，Y2，…，Yp，使得各綜合變量之間相互獨立且能解釋原始變量盡可能多的信息。這樣，在以損失很少部分信息為代價的前提下，達(dá)到簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提高分析效率的目的。
主成分分析方法的幾何意義
進(jìn)行主成分分析的目的之一是減少變量的個數(shù)，所以一般不會取p個主成分，而是取m<p個主成分。
展開 據(jù)了解，失效件來自多個生產(chǎn)批次，但其原材料集中在同一批次中，考慮失效模式可能為配方工藝失效，所以進(jìn)行失效位置的全成分定量分析及失效分析。
02
案例分析
失效件原材料集中在同一批次，其他批次原材料未出現(xiàn)失效斷裂，需進(jìn)行該批次原材料的全成分定量分析，且該裝置是裝配后出現(xiàn)的失效，分析方案需要考慮裝配件的影響，并對裝置進(jìn)行應(yīng)力評價測試。
03
結(jié)果分析
(1) 形貌分析
掃描電鏡形貌結(jié)果顯示，NG件斷裂面孔洞缺陷處表面較為粗糙，呈現(xiàn)“顆粒狀”（見圖1）；并且NG件螺孔內(nèi)表面有明顯的弧形凹陷形貌（見圖2）；靠近孔洞缺陷的一側(cè)斷面較為平整（見圖2(a)區(qū)）；另一側(cè)斷面較粗糙、有弧形擴(kuò)展紋、靠近外邊緣有臺階狀形貌（見圖2(b)區(qū)、(c)區(qū)）。
圖1. NG件斷裂螺柱內(nèi)部孔洞放大圖
圖2. NG件斷裂螺柱內(nèi)部形貌
(2) 成分分析
根據(jù)定性定量成分分析測試結(jié)果表明，NG件和OK件主要成分均為POM材質(zhì)，助劑和填料成分存在差異。其中OK件中含有較多苯代三聚氰胺BGA，且含量高于NG件，其抗氧劑含量也高于NG件；NG件中含有硫酸鋇和磷酸三苯酯，而OK件幾乎沒有。
圖3 產(chǎn)品裂解圖
(3) 應(yīng)力評價
采用鹽酸對樣品進(jìn)行應(yīng)力評價，如圖3所示，酸蝕后的OK件底端、側(cè)端均出現(xiàn)橫向裂紋；OK件側(cè)端、OK件頂端出現(xiàn)由內(nèi)向外的應(yīng)力開裂。表明制件在這些位置存在較大的內(nèi)應(yīng)力，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中。
展開 為了解決這一痛點，CAESES 5.0 基于主成分分析的方法，開發(fā)了降維的功能。
我們把設(shè)計變量能表示的所有船型方案叫做設(shè)計空間。N個設(shè)計變量對應(yīng)N維設(shè)計空間。降維的功能旨在降低設(shè)計空間的維度，即減少設(shè)計變量。利用主成分分析的方法，在保證變形效果不變的前提下，把設(shè)計變量數(shù)降下來，從而大大提高優(yōu)化效率。（注意設(shè)計變量數(shù)降下來并不是傳統(tǒng)的通過敏感性分析等方法剔除部分變量，而是通過數(shù)學(xué)方法，用幾個變量代替所有變量）
下面通過一個案例來介紹降維功能的使用方法。 選取KCS船進(jìn)行靜水阻力優(yōu)化。在船體球鼻艏、船艏、船舯、船艉共設(shè)置了 17 個設(shè)計變量。變形效果如下圖：
二、降維設(shè)置與計算
點擊Optimize>Design Space Utilities>
Dimensionality Reduction，設(shè)置Samples：1000，Points per sample: 8000。意為根據(jù)17個設(shè)計變量，生成1000個船型方案每個船型幾何上取8000個點，用于比較分析各個方案的幾何區(qū)別。
點擊綠色啟動按鈕，CAESES會自動生成方案進(jìn)行比較分析。該過程僅涉及幾何運(yùn)算，不進(jìn)行仿真計算，用時較少。實測用20核，1000個方案，每個方案8000個點，分析需要110分鐘左右。
三、降維效果分析
分析結(jié)束后，dimensionalityReduction設(shè)置界面自動跳轉(zhuǎn)：
改變number of Principal Parameters，觀察Percentage of Captured Variance。如上圖，基于1000個船型幾何的主成分分析得出，設(shè)置6個主參數(shù)，可以捕捉到99.9%的變形效果，滿足設(shè)計需求。
調(diào)整圖片下半部分的6個主參數(shù)，點擊To CAD，即基于主參數(shù)值推出17個設(shè)計變量的值。
展開 近日，寧德時代21C創(chuàng)新實驗室歐陽楚英、王瀚森團(tuán)隊獨立完成的鋰金屬電池研究成果發(fā)表于國際頂級期刊《自然·納米技術(shù)》（即Nature Nanotechnology），研究團(tuán)隊獨創(chuàng)了動態(tài)追蹤技術(shù)，讓電池全生命周期內(nèi)活性鋰與電解液各成分的動態(tài)演化，從“黑箱”走向“白箱”，為鋰電行業(yè)提供了新的視角。
01
電解液成分分析的重要性
鋰離子電池（LIB）已經(jīng)徹底改變了便攜式電子設(shè)備、汽車工業(yè)和可再生能源儲存領(lǐng)域，適用于各種應(yīng)用。LIB的主要組成部分，包括正極、負(fù)極、電解液、隔膜和集流體，共同管理工作在電池單元充放電過程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。
液體電解液（LE）是商業(yè)LIB中常用的一種電解液，因為它比其他電解液更便宜，更容易制造。LE是一種復(fù)雜的混合物，包含有機(jī)溶劑、鋰電解質(zhì)鹽和添加劑，這些添加劑在離子電導(dǎo)率和穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、安全性和過充保護(hù)方面起著重要作用。而且，LE成分在重復(fù)充電周期中發(fā)生變化，老化可能會影響整體電池性能。因此，掌握電解液成分分析的方法至關(guān)重要，它不僅能夠優(yōu)化電池性能，還能預(yù)防潛在的安全風(fēng)險，并推動下一代電池技術(shù)的突破。
02
檢測案例
國高材分析測試中心擁有一套成熟的電解液成分分析方案，能夠為鋰離子電池電解液等復(fù)雜樣品提供精確的成分分析服務(wù)，通過采用了包括氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）、液相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用（LC/MS）和電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）在內(nèi)的多種分析技術(shù)，對電解液中的有機(jī)溶劑、鋰鹽、添加劑等成分進(jìn)行全面的定性和定量分析，有助于理解電解液的老化過程，還能為電池制造商提供電解液逆向工程的寶貴信息，從而有助于改進(jìn)電池的性能和可靠性。
展開 當(dāng)在進(jìn)行材料選擇時，其中重要的一環(huán)是對材料的成分進(jìn)行分析，材料成分分析方法主要包括：
1、化學(xué)分析：化學(xué)分析又稱經(jīng)典分析，包括滴定分析和重量分析兩部分，是根據(jù)樣品的量、反應(yīng)產(chǎn)物的量或所消耗試劑的量及反應(yīng)的化學(xué)計量關(guān)系，經(jīng)計算得待測組分的含量。化學(xué)分析是鑒別材料中附加成分的種類、含量，是剖析材料組成、準(zhǔn)確定量的必要手段。
2、差熱分析：熱分析是研究熱力學(xué)參數(shù)或物理參數(shù)與溫度變化關(guān)系分析的方法，可分性材料晶型轉(zhuǎn)變、熔融、吸附、脫水、分解等物理性質(zhì)，在物理、化學(xué)、化工、冶金、地質(zhì)、建材、燃料、輕紡、食品、生物等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。通過熱分析技術(shù)的綜合應(yīng)用可以判斷材料種類、材料組分含量、篩選目標(biāo)材料、對材料加工條件、 使用條件做出準(zhǔn)確的預(yù)判，是材料分析過程中非常重要的組成部分。
3、元素分析：元素分析是研究被測元素原子的中外層電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收或者放出的特征譜線的一種分析手段，通過特征譜線的分析可了解待測材料的元素組成、化學(xué)鍵、原子含量及相對濃度。元素分析針對材料中非常規(guī)組分進(jìn)行前期元素分析，輔助和佐證色譜分析，是材料分析中必不可少的環(huán)節(jié)。
4、光譜分析：光譜分析是通過對材料的發(fā)射光譜、吸收光譜、熒光光譜等特征光譜進(jìn)行研究以分析物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征或含量的方法，光譜分析根據(jù)光的波長分為可見、紅外、紫外、X射線光譜分析。利用光譜分析可以精確、迅速、靈敏的鑒別材料、分析材料分子結(jié)構(gòu)、確定化學(xué)組成和相對含量。是材料分析過程中對材料進(jìn)行定性分析首要步驟。
5、色譜分析：是材料不同組分分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程中，不同組分在固定相上相互分離，已達(dá)到對材料定性分析、定量的目的。根據(jù)分離機(jī)制，色譜分析可以分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠色譜、親和色譜等分析類別，通過各種色譜技術(shù)的綜合運(yùn)用，可實現(xiàn)各種材料的組分分離、定量、定性分析。
展開 
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成分分析的最新內(nèi)容
全曲線生成的泛函主成分分析（fPCA）為了直接預(yù)測完整的應(yīng)力-應(yīng)變行為，該框架在輸出端引入了泛函主成分分析（fPCA） 。代理模型不再逐點預(yù)測離散數(shù)據(jù)，而是直接學(xué)習(xí)提取整條拉伸曲線的“形狀基函數(shù)”及其權(quán)重 。只需輸入微觀特征參數(shù)，模型瞬間就能完美拼裝出平滑、連續(xù)且符合物理規(guī)律的宏觀應(yīng)力-應(yīng)變曲線 。
3.
★ 量化評估：通過視覺觀察腐蝕產(chǎn)物覆蓋面積與密度，或結(jié)合重量/面積測量實現(xiàn)量化，配合XRD、SEM-EDS等成分分析技術(shù)，可深入判斷腐蝕機(jī)制（如紅色三氧化二鐵對應(yīng)富氧腐蝕）。
</p><p><strong>（2）短波紅外</strong>（SWIR, 1500-2500nm）</p><p>應(yīng)用于礦物成分分析、塑料分揀、夜間農(nóng)業(yè)檢測，如植被水分評估等。</p><p><strong>（3）中波紅外</strong>（MWIR, 3-5μm）</p><p>應(yīng)用于工業(yè)熱成像、軍事目標(biāo)識別，如偽裝探測等。
EDS成分分析： 檢測出較高的Ni、Au含量（推測是鍍金層的晶界開裂導(dǎo)致下層鎳原子向上遷移），更關(guān)鍵的是，檢測到了異常偏高的O（氧）元素含量，表明鎳層已發(fā)生嚴(yán)重氧化腐蝕。
▲ PCB焊盤表面SEM圖
▲ PCB焊盤表面EDS分析
3.
未來光譜維度有望進(jìn)入手機(jī)端，實現(xiàn)食品成分分析和皮膚健康監(jiān)測。
7.4 自動駕駛
需求維度為強(qiáng)度加偏振加相位加時間加光譜。偏振消除眩光和路面反光，相位提供SPAD dToF深度感知，時間維度捕獲動態(tài)變化。當(dāng)前傳統(tǒng)RGB相機(jī)加激光雷達(dá)的架構(gòu)正在向融合多維信息的方向演進(jìn)。
7.5 醫(yī)療內(nèi)窺鏡
需求維度為強(qiáng)度加相位加光譜加偏振。
IPC團(tuán)隊首先透過主成分分析（PCA），在確保不遺漏問題本質(zhì)的情況下，縮減優(yōu)化目標(biāo)。接著運(yùn)用Moldex3D模擬分析結(jié)果來訓(xùn)練類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）代理模型，以快速預(yù)測溫度與冷卻時間。該團(tuán)隊也采用多目標(biāo)演化算法（MOEA）高效探索數(shù)千種可行設(shè)計，再透過Moldex3D驗證出最具效益的方案。
直播主題：《破局塑料彎曲性能差異困境——多維度分析與系統(tǒng)性改善建議》
直播時間： 3月19日 （周四）17:00-18:00
課程大綱：
塑料彎曲性介紹
彎曲性能測試常見異常匯總
彎曲性能測試異常分析及改善方法
往期直播
X射線熒光分析在成分分析中的應(yīng)用
高溫GPC和常溫GPC有何不同？主要有哪些應(yīng)用？
然而MFC的核心任務(wù)是流量控制，而非成分分析或顆粒物檢測，雖然部分高端型號（如帶有數(shù)字通信接口的EL-FLOW Select系列）可集成溫度、壓力補(bǔ)償甚至多參數(shù)輸出，但它們并不具備光學(xué)傳感或顆粒檢測能力，因此無法直接“監(jiān)測濁度”或等效的氣體潔凈度指標(biāo)。
三、如何實現(xiàn)氣體潔凈度的實時監(jiān)控？
廣東省華南檢測技術(shù)有限公司：https://www.gdhnjc.com/aboutus.html
廣東省華南檢測技術(shù)有限公司專注于失效分析、材料分析、成分分析、可靠性測試、配方分析等檢測分析服務(wù)，擁有CMA和CNAS資質(zhì)。公司坐落于東莞大嶺山鎮(zhèn)，鄰近松山湖高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)，配備了行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的測試設(shè)備和專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊。
· ● 品控機(jī)制：每批次鑄件進(jìn)行水壓測試與光譜成分分析，舊砂再生率超 90%。
· ● 標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)：主導(dǎo)制定 GB/T 3287《可鍛鑄鐵管路連接件》等多項國家標(biāo)準(zhǔn)。
TOP7：蘇州明志科技股份有限公司（★★★★）
蘇州明志科技股份有限公司（代碼：688355）成立于 2001 年，創(chuàng)新性采用“裝備+鑄件”雙輪驅(qū)動模式。
