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基于一维卷积神经网络的雌激素粉末拉曼光谱定性分类 预览
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作者 赵勇 荣康 谈爱玲 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3755-3760,共6页
拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干... 拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干扰和分析过程中多种误差影响,导致最终分类效果并不理想。针对此问题,提出基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolution neural network,1D-CNN)的拉曼光谱定性分类方法。实验采集雌酮(Estrone)、雌二醇(Estradiol),雌三醇(Estriol)三种不同雌性激素粉末的拉曼光谱,设计随机平移、添加噪声和随机加权三种光谱数据增强方法,构建数量充足的拉曼光谱数据库用于神经网络模型训练与测试;基于拉曼光谱数据特点提出一维卷积神经网络分类模型,将光谱预处理、特征提取和定性分类的全过程融为一体。通过大量仿真实验,优化所提出的神经网络模型超参数和训练过程并测试分类效果,从预处理对光谱分类结果的影响和模型抗干扰性能两个方面与多种传统拉曼光谱分类算法对比,评价模型性能。实验结果表明,本文提出的一维卷积神经网络模型可实现三类雌性激素粉末拉曼光谱快速准确分类,分类正确率最高可达98.26%,分析过程中无需光谱预处理和特征提取步骤,简化了光谱分析流程,并能保留更多有效信息。同时,当模拟测量噪声强度达到60 dBW时,传统方法分类正确率均明显出现不同程度明显降低,卷积神经网络模型依然能够取得96.81%的分类正确率,说明相比对传统拉曼光谱分类方法,所提出方法受光谱测量噪声影响更小,鲁棒性更强,适用于分析更复杂现场测量的强噪声拉曼光谱信号。该研究结果表明深度学习方法在拉曼光谱的分析与处理领域具有很大的应用潜力和研究价值。 展开更多
关键词 拉曼光谱 深度学习 一维卷积神经网络 雌性激素 定性分类
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基于少模长周期光纤叠栅的模式转换器 预览
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作者 薛艳茹 田朋飞 +3 位作者 金娃 赵能 靳云 毕卫红 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期141-147,共7页
本文提出一种在同一段少模光纤上写入两个不同周期Λ1和Λ2的长周期光纤光栅构成叠栅的方法,实现了纤芯基模LP01向高阶纤芯模LP11模式转换的宽带宽的新型的全光纤模式转换器.利用有限元法和耦合模理论建立了模式转换器的理论分析模型.... 本文提出一种在同一段少模光纤上写入两个不同周期Λ1和Λ2的长周期光纤光栅构成叠栅的方法,实现了纤芯基模LP01向高阶纤芯模LP11模式转换的宽带宽的新型的全光纤模式转换器.利用有限元法和耦合模理论建立了模式转换器的理论分析模型.数值仿真分析了叠栅中两个子光栅周期间隔、光栅长度、耦合系数等光栅参数对模式转换器的影响.仿真分析和实验结果表明,通过改变两个子光栅的周期间隔来改变两个损耗峰的位置,形成一个损耗峰,从而可以实现宽带宽的模式转换器,其10dB带宽约是单栅的2倍.与传统的模式转换器相比,该转换器带宽宽、转换效率高,尺寸小、抗干扰能力强,可以在模分复用系统和光通信中得到广泛的应用. 展开更多
关键词 长周期光纤叠栅 少模光纤 模式转换器 耦合系数
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基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量的检测 预览 被引量:1
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作者 周昆鹏 白旭芳 毕卫红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期813-817,共5页
为了对水中的有机污染物进行绿色、快速、准确的检测,提出了一种基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的实际水样53份,采用标准化学方法获取样本的化学需氧量... 为了对水中的有机污染物进行绿色、快速、准确的检测,提出了一种基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量(ChemicalOxygenDemand,COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的实际水样53份,采用标准化学方法获取样本的化学需氧量的理化值,利用荧光分光光度计采集样本的三维荧光光谱并对光谱数据进行处理和建模。在200~300nm(间隔5nm)的激发波长范围内将三维光谱展开成二维的发射光谱(发射波长范围250~500nm,间隔2nm)。采用ACO-iPLS(蚁群-区间偏最小二乘)算法提取发射光谱特征,PSO-LSSVM(粒子群优化的最小二乘支持向量机)算法建立预测模型,分别建立了单激发波长下的荧光发射光谱数据预测模型、多激发波长下发射光谱的数据级融合(LLDF)预测模型以及多激发波长下发射光谱的特征级融合(MLDF)预测模型,通过对预测效果的对比,得出结论。实验结果表明,对于不同激发波长下荧光发射光谱数据而言,265nm激发光作用下的发射谱数据的预测模型最优,其检验集决定系数R2P和外部检验均方根误差RMSEP分别为0.9901和1.1986mg·L^-1;对于荧光多光谱数据级融合模型(简写为:LLDF-PSO-LSSVM)而言,在235,265和290nm激发光作用下的发射光谱的LLDF模型效果最优,其检验集的R2p和RMSEP分别为0.9922和1.0551mg·L^-1;对于荧光多光谱特征级融合模型(MLDF-PSO-LSSVM)而言,在265,290和305nm激发光作用下的荧光发射光谱的MLDF模型效果最优,其R2p=0.9982,RMSEP=0.5342mg·L^-1。综合比较各类建模结果可知,MLDF-PSO-LSSVM的模型效果最优,说明基于荧光发射光谱数据,采用多光谱特征级融合模型检测水质COD时,检测的精度更高,预测效果更好。 展开更多
关键词 荧光 多光谱融合 预测模型 化学需氧量 水质检测
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基于ABC-SVR算法的拉曼光谱检测混合油脂肪酸含量 预览
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作者 张燕君 张芳草 +2 位作者 付兴虎 金培俊 侯姣茹 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2147-2152,共6页
提出了一种基于激光拉曼光谱和人工蜂群智能优化支持向量回归机(ABC-SVR)算法的快速定量检测三组分混和油中3种脂肪酸含量的方法。该方法针对光谱数据信息与样本之间非线性、高维度的关系,建立了预测精度及建模效率均高于同类对比算法... 提出了一种基于激光拉曼光谱和人工蜂群智能优化支持向量回归机(ABC-SVR)算法的快速定量检测三组分混和油中3种脂肪酸含量的方法。该方法针对光谱数据信息与样本之间非线性、高维度的关系,建立了预测精度及建模效率均高于同类对比算法的数学模型,同时避免了气相色谱法、液相色谱法等对混合油脂肪酸含量的检测方式,根据纯种油中3种脂肪酸含量的国际标准,由油品配置体积得到脂肪酸质量,有效降低了检测成本与实验复杂程度,提高了检测工作的实用价值。首先根据一定梯度配置66组混合油检测样品,使用便携式拉曼光谱仪采集样本的拉曼光谱信息,扣除背景噪声;观察多组样本的拉曼光谱图可知,由于官能团浓度的差异,食用油的拉曼特征峰位移基本相同,特征峰的峰值明显不同,因此基于特征峰信息可以区分食用调和油的不同混合物;其次对拉曼光谱做背景扣除、光谱平滑、最大值谱线归一化三步预处理,以降低实验中不可控的外界因素及背景荧光的影响,准确提取光谱特征峰强度信息;然后根据纯种油中3种脂肪酸的国际标准含量,结合国家食品法典委员会标准CODEX STAN210—1999《指定的植物油法典标准》中规定的纯种油密度中值,由油品体积得到脂肪酸质量数;随机选取56组样本数据作为训练集,剩余10组样本数据作为预测集;以训练集光谱特征峰强度和脂肪酸质量分别作为回归模型的输入及输出值,建立SVR和PSO-SVR,ABC-SVR三种混合优化算法对比的定量分析模型,对测试集的3种脂肪酸含量分别进行预测;最后通过均方误差(MSE)、相关系数(r)及建模时间(Elapsed time)分别进行对比,建立数据表对模型精准度进行检验。实验结果表明,通过ABC-SVR定量分析模型效果最佳,3种脂肪酸含量预测值与真实值的均方差分别为0.88×10^-4,16×10^-4和8×10^-4,均低于0.002;相关系数分� 展开更多
关键词 激光拉曼光谱 人工蜂群 支持向量回归机 脂肪酸 混合油
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联合检测血清β2-MG、CHE、D-D水平在评估急性脑梗死患者预后中的价值 预览
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作者 董丽 刘晶 +2 位作者 刘丰遂 杨丽霞 赵飞 《国际检验医学杂志》 CAS 2019年第8期976-980,共5页
目的研究联合检测血清β2-微球蛋白(β2-MG)、胆碱酯酶(CHE)、交联纤维蛋白降解物D-D水平在评估急性脑梗死患者预后中的价值。方法选取2017年2月至2018年2月期间秦皇岛市第一医院100例脑梗死患者为观察组,另选该院治疗的其他脑病患者和... 目的研究联合检测血清β2-微球蛋白(β2-MG)、胆碱酯酶(CHE)、交联纤维蛋白降解物D-D水平在评估急性脑梗死患者预后中的价值。方法选取2017年2月至2018年2月期间秦皇岛市第一医院100例脑梗死患者为观察组,另选该院治疗的其他脑病患者和同期体检健康者各100例分别为疾病对照组和健康对照组,检测三组的血清脂肪因子血清β2-MG、CHE、D-D水平,并绘制受试者工作特征(ROC)曲线,评价三者单独及联合检测对急性脑梗死患者预后价值。结果观察组患者血清β2-MG、D-D水平显著高于对照组,CHE水平显著低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);且不同严重程度患者血清β2-MG、CHE、D-D水平差异显著(P<0.05)。血清β2-MG、美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分、D-D为急性脑梗死的预后独立危险因素,CHE为急性脑梗死预后良好的保护因素。血清β2-MG、CHE、D-D单项检测诊断急性脑梗死的特异度比较,差异有统计学意义(P<0.05),β2-MG+CHE+D-D诊断的灵敏度和特异度显著高于β2-MG+CHE及D-D+CHE,差异有统计学意义(P<0.05)。ROC曲线结果显示,β2-MG+CHE+D-D联合检测的曲线下面积(AUC)为0.832,显著高于β2-MG+CHE联合检测的0.792和D-D+CHE联合检测的0.778,差异有统计学意义(P<0.05)。结论联合检测血清β2-MG、CHE、D-D水平对于脑梗死患者的预后具有良好的预测作用,值得临床推广。 展开更多
关键词 血清Β2-微球蛋白 胆碱酯酶 交联纤维蛋白降解物D-D 急性脑梗死 联合检测
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荧光光谱法检测水质COD时温度、浊度、 pH的影响分析 预览
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作者 周昆鹏 白旭芳 毕卫红 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1097-1102,共6页
以COD标准液为研究对象,基于特定激发波长下的荧光发射光谱数据,采用化学计量学算法对水质COD进行了检测,分析了水的温度、浊度和pH的变化对发射光谱的影响,并对相关参数的影响进行了补偿校正。在此基础上建立了多参量共同作用时对水质... 以COD标准液为研究对象,基于特定激发波长下的荧光发射光谱数据,采用化学计量学算法对水质COD进行了检测,分析了水的温度、浊度和pH的变化对发射光谱的影响,并对相关参数的影响进行了补偿校正。在此基础上建立了多参量共同作用时对水质COD预测模型的补偿校正方法。首先采用荧光光谱法对浓度范围为1~55 mg·L^-1水质化学需氧量(COD)标准溶液进行三维荧光光谱的采集,去除散射峰以后采用基于蚁群算法优化的偏最小二乘法(ACO-iPLS)对不同激发波长(Ex=255~285 nm,间隔为5 nm)下的荧光发射光谱(Em=275~450nm)数据进行特征提取并采用基于粒子群优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)进行预测模型的建立。结果表明,不同激发波长下的荧光发射光谱数据模型的检验集决定系数Rp^2在0.961 8~0.998 1范围内,当采用波长为Ex=270 nm的激发光作用时所激发出的荧光发射光谱数据所建模型的效果最优,其检验集决定系数Rp^2=0.998 1,预测均方根误差RMSEP=0.348 3 mg·L^-1。其次,对温度、浊度、 pH对荧光光谱法检测水质COD的影响进行了分析,并给出了相应的补偿模型。结果表明,温度和浊度在检测水质COD时对荧光光谱的影响不可忽略,但通过建立补偿模型可以对其影响进行有效的补偿校正,温度补偿后荧光数据模型的整体平均偏差Bias=0.130 6 mg·L^-1,经浊度补偿后可以很好的校正浊度变化对荧光光谱法检测水质COD的影响,而pH范围在4~12.3内变化时对荧光光谱的影响相对较小,因此可忽略。最后,结合单一影响因素的分析结果,对荧光光谱法检测水质COD时水体的多种环境因素(温度、浊度、 pH)共同作用的影响进行了分析。实验结果表明,忽略pH影响后,可以采用对温度和浊度同时补偿的方法对二者的影响进行有效的校正。该结果可为水质参数光学传感器在调试过程中抑制环境因素的影响提供参 展开更多
关键词 水质化学需氧量(COD) 荧光光谱法 预测模型 环境因素 影响分析
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无标度网络的级联失效缓解策略 被引量:1
7
作者 刘浩然 崔梦頔 +2 位作者 尹荣荣 徐英函 王倩悦 《控制与决策》 CSCD 北大核心 2018年第6期1087-1092,共6页
级联失效现象是一种节点失效的动态效应,会瞬间波及全网,造成全局网络瘫痪,成为无标度网络的规模化应用瓶颈.针对无标度网络的级联失效问题,提出一种可抵御任意单个节点失效引发的级联失效的缓解策略.在无标度网络中,节点容量是恒定的,... 级联失效现象是一种节点失效的动态效应,会瞬间波及全网,造成全局网络瘫痪,成为无标度网络的规模化应用瓶颈.针对无标度网络的级联失效问题,提出一种可抵御任意单个节点失效引发的级联失效的缓解策略.在无标度网络中,节点容量是恒定的,根据这一特点建立级联失效模型,推导出网络发生大规模级联失效的承载极限,进而针对按节点度降序攻击的节点失效行为,提出相应的级联失效缓解策略.仿真实验结果表明,只对网络中小部分节点度大的超载节点采取一次缓解策略,可以显著改进无标度网络对此类攻击的级联失效抵御能力,同时通过数值模拟发现,网络总节点数和节点容量与网络的级联失效抵御能力正相关. 展开更多
关键词 无标度网络 级联失效 缓解策略 承载极限
基于三维荧光光谱和四元数主成分分析的食醋品牌溯源研究 预览
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作者 谈爱玲 王思远 +2 位作者 赵勇 周昆鹏 卢樟健 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第7期2163-2169,共7页
提出基于四元数主成分分析的三维荧光光谱特征提取新方法,并将其运用于品牌食醋溯源研究。首先利用F7000荧光光谱仪测得不同品牌食醋样本的三维荧光光谱数据,获取样本的等高线图和三维投影图,并进行三维荧光等高线图分析;然后利用激发... 提出基于四元数主成分分析的三维荧光光谱特征提取新方法,并将其运用于品牌食醋溯源研究。首先利用F7000荧光光谱仪测得不同品牌食醋样本的三维荧光光谱数据,获取样本的等高线图和三维投影图,并进行三维荧光等高线图分析;然后利用激发波长分别为380,360和400nm下的发射光谱数据建立食醋三维荧光光谱数据的四元数并行表示模型,对四元数荧光光谱矩阵进行四元数主成分特征提取,并基于乘积运算、模值运算和求和运算三种方法对提取出来的四元数主成分特征进行特征融合;最后将融合特征作为K近邻分类器的输入,得到不同食醋品牌的最优分类模型。分别讨论三种不同特征融合方法和四元数主成分个数与最终模型分类正确率之间的关系。针对四个不同食醋品牌120个样本的分析结果可得:基于求和特征融合运算所得到的融合特征可以利用最少的特征数目,建立最优的溯源模型,样本预测集溯源正确率可达100%。研究结果表明:四元数主成分特征提取和特征融合方法能够并行表示三维荧光光谱数据所蕴含的丰富信息,为三维荧光光谱数据分析提供新思路。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 食醋溯源 四元数主成分分析 特征提取 K近邻
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具有温度自补偿的级联光栅传感特性研究 预览
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作者 齐跃峰 白景华 +2 位作者 王璐 冯麒 张鑫 《燕山大学学报》 北大核心 2018年第6期539-546,共8页
通过对长周期光纤光栅(LPFG)与Bragg光纤光栅(FBG)级联结构进行研究,利用传输矩阵法详细分析了正反向芯模与包层模之间的耦合机理,得到结构参数改变对级联光栅传输谱的影响规律,并对其温度和折射率传感特性进行探讨。实验室成功制备了LP... 通过对长周期光纤光栅(LPFG)与Bragg光纤光栅(FBG)级联结构进行研究,利用传输矩阵法详细分析了正反向芯模与包层模之间的耦合机理,得到结构参数改变对级联光栅传输谱的影响规律,并对其温度和折射率传感特性进行探讨。实验室成功制备了LPFG-FBG级联光栅,观察到明显的耦合双峰现象。理论分析和实验结果表明,双峰中由FBG芯模与包层模耦合形成的谐振峰对折射率不敏感,而由LPFG包层模与FBG芯模前后向耦合形成的谐振峰对折射率敏感,且二者对温度变化具有相同响应。利用此特性,可实现温度与折射率的同时测量,且能消除温度变化的影响,实现温度自补偿的折射率传感。 展开更多
关键词 光纤光栅 光纤传感 温度补偿 传输矩阵法 折射率
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基于少模光纤的SBS光谱阈值特性分析 预览
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作者 张燕君 高浩雷 +3 位作者 付兴虎 田永胜 王会敏 张亦男 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第1期285-289,共5页
受激布里渊散射会影响少模光纤传输系统中的信噪比、传输距离与传输容量,是影响传输系统入纤功率提高的重要因素。对阶跃型少模光纤的受激布里渊散射谱的阈值进行了研究,运用了布里渊散射谱、模式联运谱的数学模型对少模光纤散射特性进... 受激布里渊散射会影响少模光纤传输系统中的信噪比、传输距离与传输容量,是影响传输系统入纤功率提高的重要因素。对阶跃型少模光纤的受激布里渊散射谱的阈值进行了研究,运用了布里渊散射谱、模式联运谱的数学模型对少模光纤散射特性进行了分析,探讨了少模光纤布里渊散射增益谱、阈值增益系数,以及光纤各参量对少模光纤阈值的影响。分析结果表明:SI-10阶跃型少模光纤中存在五种不同的传播模式,不同模式有各自的传输常数以及有效折射率,各模式相互作用导致模式展宽、增益降低,且布里渊散射谱峰值增益系数为3.9×10-11 m·W-1。阈值增益系数受到光纤传感距离的影响,在相对较短距离传输中阈值急速下降,且其趋势随长度增加渐趋平缓,当光纤长度达到22km时阈值增益系数趋于常数18.1。少模光纤的阈值因光纤长度的递增而递减,且递减趋势渐缓趋于常数20.5dBm;少模光纤不同模式受激布里渊散射的阈值也因光纤长度的递增而递减最终趋于常数,且不同模式的阈值因模式阶数的递增而递增;少模光纤的阈值随着光纤衰减系数和纤芯半径的递增而递增,且增加趋势缓慢增大。不同衰减系数的光纤其阈值在不同长度趋于常数,衰减系数越大受激布里渊散射阈值越大越容易趋于一常数。 展开更多
关键词 光纤传感 受激布里渊散射谱 阈值 少模光纤
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显微热成像系统微扫描误差修正技术
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作者 高美静 杨铭 +3 位作者 李时雨 张博智 王留柱 祖振龙 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第5期210-215,共6页
显微热成像系统可对物体细微温度分布进行显微检测。研制了光学微扫描显微热成像系统,但机械振动、机械加工等产生的误差会导致微扫描系统产生误差,由微扫描系统采集的4幅低分辨率图像的微位移位置不是标准的正方形,使得由这些带有误差... 显微热成像系统可对物体细微温度分布进行显微检测。研制了光学微扫描显微热成像系统,但机械振动、机械加工等产生的误差会导致微扫描系统产生误差,由微扫描系统采集的4幅低分辨率图像的微位移位置不是标准的正方形,使得由这些带有误差的图像直接插值得到的图像重建质量下降,因此需降低微扫描系统的误差。基于微扫描原理和图像插值方法,提出一种由非标准2×2微扫描图像获得标准2×2微扫描图像的微扫描误差修正方法。仿真和实验结果表明,所提方法能有效减小微扫描误差,进而提高光学微扫描显微热成像系统的空间分辨率。所提方法还可以应用到其他光电成像系统中,以提高系统空间分辨率。 展开更多
关键词 图像处理 显微热成像系统 过采样重构 空间分辨率 光学微扫描
基于少模光纤长周期光栅叠栅的折射率传感特性 预览
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作者 刘强 毕卫红 +3 位作者 付兴虎 薛艳茹 付广伟 金娃 《光子学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期93-99,共7页
为了克服折射率测量过程中温度交叉敏感的影响,提出并制备了一种少模光纤长周期光栅传感器.该传感器利用CO_2激光器在少模光纤上先写入周期为654μm、长度为30mm的长周期光栅,然后用旋转平台将光纤旋转180°,再写入相同长度周期为81... 为了克服折射率测量过程中温度交叉敏感的影响,提出并制备了一种少模光纤长周期光栅传感器.该传感器利用CO_2激光器在少模光纤上先写入周期为654μm、长度为30mm的长周期光栅,然后用旋转平台将光纤旋转180°,再写入相同长度周期为819μm的长周期光栅制作而成,其传输光谱在1 487.2nm和1 533.0nm处出现两个由不同模式耦合形成的谐振峰,通过监测两个谐振峰差值的变化减少温度串扰,实现折射率的测量.实验结果表明:两个谐振峰差值在折射率1.333 3~1.376 6范围内的灵敏度为143nm/RIU,在温度20~70℃范围内的灵敏度为-0.002 5nm/℃,温度灵敏度远低于折射率灵敏度,具有对温度不敏感的特性.与传统光纤传感器相比,该传感器具有温度干扰小,折射率灵敏度高等优势,并且尺寸较小、结构紧凑,可在工业、水利、医学等领域广泛应用. 展开更多
关键词 少模光纤 长周期光纤光栅 折射率传感 温度 交叉敏感
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基于QPSO-MLSSVM算法的拉曼光谱检测四组分调和油含量 预览
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作者 张燕君 张芳草 +1 位作者 付兴虎 徐金睿 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第5期1437-1443,共7页
提出了一种运用量子粒子群(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)算法优化多输出最小二乘支持向量机(multi-output least squares support vector machine,MLSSVM)的新混合优化算法。该算法结合激光拉曼光谱技术可实现对... 提出了一种运用量子粒子群(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)算法优化多输出最小二乘支持向量机(multi-output least squares support vector machine,MLSSVM)的新混合优化算法。该算法结合激光拉曼光谱技术可实现对四组分食用调和油中花生油、芝麻油、葵花油和大豆油的快速定量鉴别。采用基线校正去除背景荧光,结合Savitzky-GolayFilters光谱平滑法对原始拉曼光谱进行预处理。构建基于QPSO-MLSSVM混合优化算法的定量分析模型,并采用20个组分组成的预测集对其进行模型校验。实验结果表明,基于QPSO-MLSSVM混合优化算法的定量分析模型对于四组分调和油的预测效果良好,均方差(mean square error,MSE)为0.0241,低于0.05,各油分预测相关系数均高于98%。研究结果充分表明,应用激光拉曼光谱技术结合QPSO-MLSSVM算法,对四组分调和油中各油分进行快速定量检测可行,具备较强的自适应能力和良好的预测精度,可以满足多组分调和油的成分鉴别。 展开更多
关键词 拉曼光谱 食用调和油 量子粒子群算法 最小二乘支持向量机 定量检测模型
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基于SFLA-LSSVM算法的多峰Brillouin散射谱的特征提取 被引量:1
14
作者 张燕君 金培俊 +3 位作者 付兴虎 张芳草 侯姣茹 徐金睿 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第1期221-228,共8页
提出了一种利用混合蛙跳算法(SFLA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)算法的混合优化算法, 并将其应用到多峰Brillouin散射谱的特征提取中。SFLA-LSSVM混合优化算法利用SFLA对LSSVM算法中的惩罚因子C和核函数中的核宽度σ进行寻优, 避... 提出了一种利用混合蛙跳算法(SFLA)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)算法的混合优化算法, 并将其应用到多峰Brillouin散射谱的特征提取中。SFLA-LSSVM混合优化算法利用SFLA对LSSVM算法中的惩罚因子C和核函数中的核宽度σ进行寻优, 避免了LSSVM算法陷入局部最优导致的Brillouin频移误差较大。通过对相同信噪比、不同线宽以及相同线宽、不同信噪比2种情况下的多峰Brillouin散射谱仿真分析以及实验验证, 拟合适应度为0.0067, 拟合度为99.99%, Brillouin频移误差为0.18 MHz。实验结果表明SFLA-LSSVM混合优化算法能够精确地对多峰Brillouin散射谱进行拟合, 同时该算法具有拟合精度高、均方误差小、运行速度快的特点, 为多峰Brillouin散射谱的特征提取提供了一种新方法。 展开更多
关键词 散射 多峰Brillouin散射谱 混合蛙跳算法 最小二乘支持向量机 温度 拟合
基于紫外-荧光多光谱融合的水质化学需氧量检测 被引量:1
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作者 周昆鹏 白旭芳 毕卫红 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2018年第11期471-480,共10页
提出了一种基于紫外和荧光多光谱融合的水质化学需氧量(COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的53份水样,采用标准化学方法获取样本的COD理化值,利用紫外-可见光谱仪和荧光分光光度计采集样品的紫外吸收光谱和三维... 提出了一种基于紫外和荧光多光谱融合的水质化学需氧量(COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的53份水样,采用标准化学方法获取样本的COD理化值,利用紫外-可见光谱仪和荧光分光光度计采集样品的紫外吸收光谱和三维荧光光谱,对光谱数据进行处理后建模。采用蚁群-区间偏最小二乘法(ACO—iPLS)作为特征提取算法,采用粒子群优化的最小二乘支持向量机(PSO—LSSVM)算法作为建模方法,分别建立基于紫外吸收光谱数据和单激发波长下的荧光发射光谱数据的预测模型,以及紫外-荧光多光谱数据级融合模型和特征级融合模型,并对各类模型的预测效果进行对比。结果表明:基于紫外-荧光多光谱特征级融合模型的预测效果最优,该模型预测水质COD的精度更高,其校正集决定系数为O.9999,检验集的预测决定系数为0.9912,外部检验均方根误差为1.1297mg/L。本研究为水质COD的快速检测提供了一种新的研究思路和解决方法。 展开更多
关键词 光谱学 紫外吸收光谱 荧光发射光谱 多光谱融合 化学需氧量 水质检测 中等水平数据融合
光谱法锌离子检测系统的研究 预览
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作者 毕卫红 陈俊刚 +3 位作者 张胜 周昆鹏 于腾飞 侯旭涛 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第6期1938-1943,共6页
采取标准锌显色剂与锌发生显色反应,生成不溶于水的絮状络合物。用光谱仪测它的吸光度,研究其特征谱与吸光度的特点,建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。本文所采用的显色剂主要与锌、铜、镉、镍四种离子发生络合反应。因此分别... 采取标准锌显色剂与锌发生显色反应,生成不溶于水的絮状络合物。用光谱仪测它的吸光度,研究其特征谱与吸光度的特点,建立其浓度与特征波长吸光度间的数学模型。本文所采用的显色剂主要与锌、铜、镉、镍四种离子发生络合反应。因此分别探索了四种离子高浓度以及低浓度时显色反应的吸光度,最终通过得到锌离子浓度与吸光度的关系式以及锌离子浓度与四波长下四种离子混合溶液显色后的吸光度的关系式,给出了锌离子的吸光度与总吸光度的关系式。显色反应能否满足分光光度法的要求,主要与显色剂的性质有关,同时显色反应的条件也至关重要。因为在显色反应过程中,主要是锌离子与锌显色剂发生络合反应形成络离子,进而形成絮状络合物。络离子一般比较稳定,但在水溶液中也存在着电离平衡,也就是说当显色条件发生变化时,既有可能形成络离子,也有可能发生络离子的分解,从而影响络合反应的程度。显色条件包括显色剂用量、pH值、反应温度、显色时间、待测溶液的盐度以及浊度等。重点研究待测溶液的盐度对锌离子浓度测量值的影响,并通过实验给出影响规律以及校正模型。 展开更多
关键词 锌离子 络合反应 盐度 吸光度
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显微热成像技术研究现状与展望 预览 被引量:2
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作者 高美静 许杰 +2 位作者 金伟其 谈爱玲 赵勇 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期13-18,共6页
显微热成像系统不仅能观测物体的形状细节,还能观测温度变化的细节,因此对需要进行细微热分析的领域具有重要作用。本文对显微热成像技术研究的背景和意义进行了概括,简单介绍了显微热成像系统的组成及工作过程,总结了显微热成像技... 显微热成像系统不仅能观测物体的形状细节,还能观测温度变化的细节,因此对需要进行细微热分析的领域具有重要作用。本文对显微热成像技术研究的背景和意义进行了概括,简单介绍了显微热成像系统的组成及工作过程,总结了显微热成像技术国内外发展研究及应用的现状,最后对其存在的问题及发展动态进行了分析。 展开更多
关键词 显微热成像 温度变化 细微热分析 发展现状
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基于图像匹配的移动机器人导航研究 预览
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作者 朱奇光 王梓巍 陈颖 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期571-575,共5页
针对移动机器人导航过程中基于尺度不变特征变换(SIFT)算法图像匹配速度较慢,提出了基于减法聚类和特征描述符二值化的改进SIFT算法。通过减法聚类消除大量特征点中的冗余特征点,在不影响原SIFT算法稳定性的前提下有效降低了特征点... 针对移动机器人导航过程中基于尺度不变特征变换(SIFT)算法图像匹配速度较慢,提出了基于减法聚类和特征描述符二值化的改进SIFT算法。通过减法聚类消除大量特征点中的冗余特征点,在不影响原SIFT算法稳定性的前提下有效降低了特征点数量,然后将生成的特征描述符进行二值化,依据Hash函数生成索引,以汉明距离作为度量准则。实验结果表明:与原SIFT算法相比,改进的SIFT算法中特征点数量下降30%~40%;匹配对数基本维持不变;匹配率上升6%~12%;匹配时间下降60%~70%。与基于颜色矩的改进SIFT分级图像匹配算法相比,改进的SIFT算法中特征点数量下降15%~25%;匹配对数基本维持不变;匹配率上升5%~10%;匹配时间下降45%-55%。 展开更多
关键词 计量学 移动机器人 图像匹配 减法聚类 二值化 改进SIFT
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高非线性光子晶体光纤深紫外超连续谱的研究 预览 被引量:1
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作者 杨建菊 韩颖 +5 位作者 王伟 周桂耀 赵兴涛 侯蓝田 屈玉玮 牛静霞 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2017年第4期1215-1219,共5页
光子晶体光纤作为光学非线性良好介质,对超连续谱产生具有重要作用。深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求,然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响,利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(〈280nm)超连续谱的报道较少。通过理... 光子晶体光纤作为光学非线性良好介质,对超连续谱产生具有重要作用。深紫外超连续谱光源在许多应用中有急切的需求,然而由于实验条件和光纤参数等方面的影响,利用高非线性光子晶体光纤产生深紫外(〈280nm)超连续谱的报道较少。通过理论和实验研究了高非线性光子晶体光纤在深紫外区的频率变换,并分析其产生的物理机理。使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的光子晶体光纤在反常色散区泵浦,研究了不同泵浦功率和泵浦波长对深紫外区超连续谱的影响,结果表明:泵浦波长固定为860nm时,深紫外频率光谱展宽范围随泵浦功率的增加而逐渐展宽;泵浦功率固定为0.4 W时,泵浦波长的增加不仅展宽超连续谱范围而且极大的提高了深紫外区光谱的转换效率。当泵浦波长为870nm,泵浦功率为0.4 W,实验所用光子晶体光纤长度为1.45m,零色散波长为825nm时,光子与色散波的交叉相位调制使深紫外基模超连续谱扩展到最短波长212nm。 展开更多
关键词 深紫外 光子晶体光纤 反常色散区 超连续谱
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球面型大端面特种光锥的空间光信号接收研究 预览
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作者 付兴虎 付广伟 +1 位作者 高飞龙 毕卫红 《燕山大学学报》 北大核心 2017年第2期171-176,共6页
在无线光通信、激光雷达和光源-光纤耦合等领域中,空间光信号很容易受到外界因素的影响而产生光束的偏移。针对这一问题,本文提出一种球面型大端面特种光锥的光信号接收方法。分别对两种不同球面型大端面特种光锥的耦合效率进行了实验... 在无线光通信、激光雷达和光源-光纤耦合等领域中,空间光信号很容易受到外界因素的影响而产生光束的偏移。针对这一问题,本文提出一种球面型大端面特种光锥的光信号接收方法。分别对两种不同球面型大端面特种光锥的耦合效率进行了实验测试。实验结果表明,两种特种光锥的最大耦合效率均为56%。对于大端面球面中心厚度为1.3 mm的特种光锥,当径向偏移量达到2.6 mm左右时,耦合效率几乎下降为0;而大端面球面中心厚度为0.49 mm的特种光锥接收性能则较好,光束水平入射到特种光锥大端面任何位置处都能通过光锥在小端面出射,并且耦合效率整体趋势比较稳定。因此,该特种光锥具有制作简单、耦合效率高、接收范围广等优点,可用于光通信和光传感领域的微弱光信号的接收。 展开更多
关键词 特种光锥 光接收 耦合效率 空间光信号
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