在工厂逐步提高自动化、智能化水平的背景下,工业生产过程中的传统离线分析方法正逐步被在线分析仪表所取代。在线分析仪表可以实时监测工业生产过程中影响产品质量的关键参数和属性指标,其分析结果可以指导生产装置的调节和优化,保证生产装置的安全稳定运行,提高生产效率,降低能耗和成本。近年来,在线拉曼分析仪表因其快速、无损、非接触式测量的特点得到了快速发展和广泛应用。拉曼光谱的信号分离是拉曼光谱应用技术的难点之一。本文以拉曼光谱的信号分离问题为切入点,分别对拉曼信号中背景基线信号、仪器展宽信号和独立谱峰信号的分离方法进行了深入研究,创新性地提出了相应的分离算法。针对实际工业应用需求,研制开发了一套完整的在线拉曼分析系统,基于拉曼光谱的信号分离方法完成了对氰醇合成工艺过程中氰醇产品组成的在线分析,为工艺生产操作提供了准确的产品质量信息,解决了原来日常生产过程需要人工取样离线分析的困难,提高了生产的自动化水平和操作安全性。本文的研究工作主要包括如下内容:1、提出了一种基于形态运算的拉曼光谱背景信号分离算法,实现了拉曼光谱信号的自动背景扣除。该算法在不同参数设置下表现稳健,减少了算法对人工经验和先验知识的依赖。通过与几种常用背景基线分离算法的对比实验证明,该算法能应对各种不同形态的背景基线信号,对背景基线信号的分离准确而快速。2、提出了一种基于卷积模型的拉曼谱峰信号分离算法,不仅能从扣除背景基线后的拉曼信号中分离出仪器展宽信号,还能同时分离得到各个独立谱峰信号。该算法通过从原始拉曼信号中分离出仪器展宽信号,减小了谱峰之间的重叠程度,提高了光谱信号的质量;同时算法也分离得到了原始的洛伦兹谱峰信号,实现了对拉曼光谱信号的数学描述,可以轻松辨识各个独立谱峰信号的参数,为之后的定性或定量分析奠定了良好的基础。3、结合拉曼谱峰信号分离算法,提出了一种新的针对混合物的关键组分的定量分析方法。该方法可用于混合物中含有多种未知组分,而需要对未知组分中的某种关键组分进行定量分析的情况,在训练样本规模极小的情况下仍然能取得很好的预测效果。4、针对氰醇合成工艺中氰醇产品成分的定量分析需求,研制开发了一套在线拉曼分析系统,并已应用于某化工厂实际生产装置中,实现了对氰醇产品中多种关键成分的在线分析。经过长期运行证明,该在线拉曼分析系统运行稳定可靠,分析结果准确,为工艺生产提供了关键的产品质量信息,对氰醇合成工艺生产装置的操作调整具有重要价值。同时,该系统分析速度快,大幅度减少了对有毒有害的样品进行人工取样离线分析的频率,提高了生产装置的自动化水平和操作安全性。