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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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基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长研究概述 预览
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作者 刘妍 彭艳 +2 位作者 郭经纬 徐朝鹏 喇东升 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第23期3930-3938,共9页
Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线由于具有独特的性能、丰富的科学内涵而被广泛应用于微机电、光电子、光伏电、传感等方面,并在未来纳米结构器件中占有重要的战略地位,近年来引起了人们极大的兴趣和关注。探索Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线新的结构... Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线由于具有独特的性能、丰富的科学内涵而被广泛应用于微机电、光电子、光伏电、传感等方面,并在未来纳米结构器件中占有重要的战略地位,近年来引起了人们极大的兴趣和关注。探索Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线新的结构调控手段,研究具有重要应用价值的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的可控生长方法和技术,从而获得可应用于器件和功能实现的高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线是目前各研究组的主要目标。基于气-液-固模式的纳米线生长方法具有对纳米线形貌及晶体质量可控的优点,成为当前制备高质量Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的主要生长技术。催化辅助生长是一种有金属催化剂参与的纳米线生长方式,它可以有效降低反应物裂解能量、提高材料成核质量、控制材料生长方向、提高反应效率、稳定材料晶体结构。自催化生长是指在纳米线生长过程中不添加其他物质作为催化剂,而由反应物自身起催化作用的生长。由于自催化生长在反应过程中未引入其他物质,所以生成物纯度较高。Ⅲ-Ⅴ族异质结构半导体纳米线常具有两种半导体各自不能达到的优良光电特性,其又可划分为纵向异质结构和横向异质结构。Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线除了可以在与其自身材料相同的基底表面上生长之外,还可在与其材料不同的基底表面上生长,即在异质基底表面生长。异质基底生长在材料兼容、光电集成等方面具有十分广阔的应用前景。本文对基于气-液-固模式的Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线的生长进行了综述,并对近些年基于催化辅助和自催化的纵向异质结构、横向异质结构以及异质基底的成长研究现状进行了总结,为推动Ⅲ-Ⅴ族一维半导体纳米线制备技术的发展提供了参考依据。 展开更多
关键词 纳米线 半导体 Ⅲ-Ⅴ族 气-液-固模式
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基于改进回声状态网络的游离氧化钙预测控制 预览
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作者 李德健 刘浩然 +3 位作者 刘彬 刘泽仁 王卫涛 闻岩 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期4749-4759,共11页
在非线性时延水泥烧成系统中,针对传统预测控制方法调节时间长、控制精度不高的问题,提出一种改进的在线型回声状态网络预测控制模型。首先将带有L1范数约束项的递归最小二乘法与回声状态网络相结合构建在线型预测模型,解决传统预测控... 在非线性时延水泥烧成系统中,针对传统预测控制方法调节时间长、控制精度不高的问题,提出一种改进的在线型回声状态网络预测控制模型。首先将带有L1范数约束项的递归最小二乘法与回声状态网络相结合构建在线型预测模型,解决传统预测控制模型辨识精度较低、无法进行实时预测的问题;然后基于改进的回声状态网络预测模型,构建预测控制模型结构,并采用具有全局优化能力的粒子群算法进行滚动优化,保证实际输出量快速、准确、平稳地跟随被控量的设定值;最后利用改进的预测控制模型对水泥烧成系统中的游离氧化钙含量进行预测控制仿真实验,结果表明改进的预测控制模型具有良好的性能和应用前景。 展开更多
关键词 模型预测控制 神经网络 回声状态网络 L1正则化 优化 烧成系统
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生长温度对InAs/GaAs横向异质结构纳米线形貌及晶体结构的影响
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作者 刘妍 彭艳 +2 位作者 郭经纬 徐朝鹏 喇东升 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2418-2425,共8页
低维半导体材料因其超常的物理性能而受到了广泛关注和研究。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,利用金作催化剂制备了InAs/GaAs横向异质结构纳米线,并讨论了不同生长温度情况下InAs横向异质材料对纳米线形貌及晶体结构的影响... 低维半导体材料因其超常的物理性能而受到了广泛关注和研究。本文采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,利用金作催化剂制备了InAs/GaAs横向异质结构纳米线,并讨论了不同生长温度情况下InAs横向异质材料对纳米线形貌及晶体结构的影响。提高InAs材料的生长温度,可以有效地抑制纳米线的纵向生长,使其实现横向异质结构的生长。在异质结构纳米线横向生长时发生了侧面晶面旋转的现象,这是纳米线表面重构后侧面趋向能量更低的晶面的结果。本文的研究工作为推动微纳技术的发展提供了相应的理论基础和科学依据。 展开更多
关键词 纳米线 气-液-固 金属有机化合物气相沉积(MOCVD) GaAs INAS
数字图像识别在混合油类三维荧光光谱分析中的应用 预览
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作者 孔德明 崔耀耀 +2 位作者 孔令富 王书涛 史慧超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期3407-3413,共7页
海上溢油已成为全球环境污染的重要问题之一,溢油严重破坏了海洋生态的平衡,并导致人类健康受到危害。因此,研究高效的溢油检测方法对保护海洋生态环境具有重要意义。三维荧光光谱技术因能获得溢油的“指纹”图谱而成为溢油鉴别领域的... 海上溢油已成为全球环境污染的重要问题之一,溢油严重破坏了海洋生态的平衡,并导致人类健康受到危害。因此,研究高效的溢油检测方法对保护海洋生态环境具有重要意义。三维荧光光谱技术因能获得溢油的“指纹”图谱而成为溢油鉴别领域的有效分析手段,其与平行因子分析算法相结合获得了良好的溢油鉴别效果。但平行因子算法在使用过程中需要确定不同石油产品本身所适用的浓度范围,且其对预估计组分数敏感,组分数选择是否准确直接影响最终定性定量结果,这些问题都会对油类检测造成使用上的限制。油类组分极为复杂,其中各组分间不存在统一的线性浓度范围,其相互之间还受到荧光猝灭效应的影响。直接对未经稀释的油类样本进行光谱数据采集,所获得的三维荧光光谱会因样本中组分的种类及其含量不同而存在较大差异,导致对三维荧光光谱数据进行解析的平行因子分析算法不再适用。但组分的种类及含量相近的油样其光谱特征相似度较高,并且随着特定组分及其含量的改变,其光谱形状的变化规律也较为明显。基于此,将三维荧光光谱和数字图像识别相结合,提出一种针对混合油类样本的辨识方法。首先,利用五种矿物油(汽油、柴油、航空煤油、机油和润滑油)配制三类混合油样本,其中每类混合油是用其中两种不同矿物油以不同体积比直接混合配制而成;然后利用FS920荧光光谱仪获取样本的三维荧光光谱数据,并对该数据进行求导及灰度化预处理,进而得到三维荧光导数光谱灰度图;其次提取样本三维荧光导数光谱灰度图的颜色、纹理和形状等数字图像特征;最后,通过Fisher判别分析建立样本的分类模型,采用逐步回归建立混合油样本各组分相对体积的定量模型。分类模型对三类混合油样本的分类及识别效果良好。所建立的定量模型的� 展开更多
关键词 溢油检测 三维荧光光谱 数字图像识别 FISHER判别 逐步回归
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三维荧光光谱结合交替加权残差约束四线性分解算法对石油类混合油液的检测 预览
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作者 孔德明 张春祥 +3 位作者 崔耀耀 李雨蒙 王书涛 史慧超 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3129-3135,共7页
石油作为重要的能源和工业原料,在造福人类社会的同时,其引起的环境污染问题日益严重。因此针对混合油液的快速、准确检测成为鉴别溢油来源和保护生态环境的重要内容。石油类物质一般由具有较强荧光特性的芳香烃成分及其衍生物组成,荧... 石油作为重要的能源和工业原料,在造福人类社会的同时,其引起的环境污染问题日益严重。因此针对混合油液的快速、准确检测成为鉴别溢油来源和保护生态环境的重要内容。石油类物质一般由具有较强荧光特性的芳香烃成分及其衍生物组成,荧光光谱分析技术以其灵敏度高、分析速度快和受风化影响程度小等优点成为了混合油液检测的重要手段之一,并与二阶校正和三阶校正的各类算法相结合取得了较好的成分鉴别和浓度预测效果。但二阶校正算法普遍存在对噪声的容忍能力弱和对组分数敏感、收敛速度慢等不足,限制了在实际混合油液检测中的应用。针对上述存在的问题,将三维荧光光谱技术和交替加权残差约束四线性分解(AWRCQLD)算法相结合,提出一种用于混合油液检测的新方法。首先以乙醇作为溶剂,将航空煤油和润滑油按不同浓度比配制7个校正样本、4个预测样本和3个空白样本;然后利用FLS920荧光光谱仪采集拟进行成分检测的混合油液在不同实验温度条件下共42个样本的荧光光谱数据,并通过空白扣除的方法消除散射的干扰;再利用核一致诊断法和残差分析法估计出最佳的组分数;最后分别利用AWRCQLD算法、4阶平行因子(4-PARAFAC)算法和二阶校正算法解析样本的荧光光谱数据,做出混合油液样本的定性鉴别和定量预测。研究结果表明,经AWRCQLD算法解析后得到的航空煤油预测样本的回收率为96.7%~102.7%、预测均方根误差为0.015mg·mL^-1;润滑油预测样本的回收率为96.9%~101.7%、预测均方根误差为0.009mg·mL^-1;在不同实验温度条件构建的四维响应数阵能够更为准确地测定出航空煤油和润滑油的组分浓度,其回收率更高和预测均方根误差更小,满足准确定量分析的要求;AWRCQLD算法在航空煤油和润滑油样本的荧光光谱严重重叠的情况下,较之二阶校正算法和4-PARA 展开更多
关键词 三维荧光光谱 三阶校正 交替加权残差约束四线性分解 混合油液检测
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基于紫外光谱的水体硝酸盐浓度混合预测模型研究 预览
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作者 陈颖 何磊 +4 位作者 崔行宁 韩帅涛 朱奇光 翟应俭 李少华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1489-1494,共6页
水体中的硝酸盐浓度过高不仅会造成水环境污染而且会对人类身体健康造成很大威胁,传统的检测硝酸盐的方法检测时间长且操作复杂。针对水体中硝酸盐氮难以快速在线检测的问题,基于紫外吸收光谱,提出了一种混合预测模型结合光谱积分快速... 水体中的硝酸盐浓度过高不仅会造成水环境污染而且会对人类身体健康造成很大威胁,传统的检测硝酸盐的方法检测时间长且操作复杂。针对水体中硝酸盐氮难以快速在线检测的问题,基于紫外吸收光谱,提出了一种混合预测模型结合光谱积分快速定量检测水体中硝酸盐浓度的方法。混合预测模型为低浓度样本建立的双波长法预测模型与高浓度样本建立的偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型数据融合之后的模型。按照合适的浓度梯度配备了19组硝酸盐氮标准溶液,通过实验测得不同浓度硝酸盐氮样本的光谱数据。首先基于双波长法对所有样本进行回归分析,按照A=A220-2A275计算不同实验样本的吸光度A,其中A220和A275是220和275nm处样本的吸光度,将吸光度A与样本浓度值进行线性回归,拟合出样本浓度的预测值。结果显示当样本浓度较小时,相关性很好,r为0.9974,随着实验样本浓度的上升,曲线发生严重的非线性漂移,因此双波长法只适合低浓度样本预测模型的建立。对于高浓度样本,光谱重叠严重,适合建立非线性的预测模型,支持向量机(SVM)与LS-SVM都适合小样本的非线性数据建模,LS-SVM预测精度稍高,运算速度稍快。通过对所有的实验样本进行全波长光谱积分,比较相邻样本光谱积分的变化率可以筛选出样本的临界浓度值,4mg·L^-1的硝酸盐样本积分值前后变化率最大,因此选择4mg·L^-1作为临界浓度值较为合适。浓度高于4mg·L^-1的实验样本建立LS-SVM预测模型,通过交叉验证的方法选择出合适的参数,正则化参数γ=50,核函数选择高斯核,核函数宽度σ2=0.36,训练样本之后进行回归;其余样本建立双波长法预测模型,最后进行两种模型的数据融合,形成从低浓度到高浓度的水体中硝酸盐浓度的检测。为了验证混合预测模型的预测精度,另外建立了SVM,LS-SVM,偏最小二乘(PLS)等模� 展开更多
关键词 紫外光谱 混合预测 双波长 LS-SVM 数据融合 在线监测
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代理参数法检测有机干扰中硝酸盐氮的研究
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作者 陈颖 邸远见 +2 位作者 崔行宁 朱奇光 李少华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期99-105,共7页
为解决双波长法在硝酸盐氮检测过程中由于有机干扰吸光度叠加造成预测精度下降的问题,提出了代理参数法。把混合谱中的6个积分面积值作为代理参数,基于4阶导数谱的分割算法来寻找代理参数的分界点;通过面积积分法获得分界点前后各代理... 为解决双波长法在硝酸盐氮检测过程中由于有机干扰吸光度叠加造成预测精度下降的问题,提出了代理参数法。把混合谱中的6个积分面积值作为代理参数,基于4阶导数谱的分割算法来寻找代理参数的分界点;通过面积积分法获得分界点前后各代理参数的值;根据有机干扰代理参数的比例,得到分界点前有机干扰对混合谱的贡献程度。基于处理后的数据,采用最小二乘法建立硝酸盐氮水样浓度与其积分面积的预测模型。并将该模型应用于实际水样检测,结果表明,对比传统双波长法,模型的决定系数达到了0.999 8,平均标准偏差小于3%,并且拥有更低的检出限(≥0.009 mg/L)、更好的回收率(95%~104%)和更宽的线性区间,能够为水样中硝酸盐氮的检测提供可靠的技术支持。 展开更多
关键词 硝酸盐氮 有机干扰 四阶导数谱 代理参数法 浓度预测模型
改进的多种群算法优化隐马尔可夫模型预测篦压趋势 预览
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作者 刘兆伦 张春兰 +3 位作者 郭长江 王海羽 武尤 刘彬 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1217-1226,共10页
以篦冷机关键参数篦下压力为研究对象,提出一种篦压变化趋势预测模型.利用主成分分析对数据降维,以主元序列作为观测序列,构建改进的多种群算法优化隐马尔可夫模型参数.种群内利用轮盘赌算子选择个体,设计双区与均匀行交叉结合的自适应... 以篦冷机关键参数篦下压力为研究对象,提出一种篦压变化趋势预测模型.利用主成分分析对数据降维,以主元序列作为观测序列,构建改进的多种群算法优化隐马尔可夫模型参数.种群内利用轮盘赌算子选择个体,设计双区与均匀行交叉结合的自适应交叉算子避免局部收敛,进行动态变异率的多项式变异操作提高收敛速度,种群间提出混合师生交流机制的自适应移民算子保证多种群协同进化.仿真表明本文算法可收敛到全局最优,能提高收敛精度和速度,利用该算法建立的模型跟踪性能好,预测精度高,能满足对篦压趋势预测的要求. 展开更多
关键词 主成分分析 遗传算法 隐马尔可夫模型 篦冷机 篦下压力 预测 改进的多种群算法
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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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改进的卡尔曼滤波与均值漂移目标跟踪算法
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作者 韩明 唐心亮 +1 位作者 孟军英 王敬涛 《战术导弹技术》 北大核心 2019年第1期115-123,共9页
为了实现更加理想的运动目标跟踪,提出了改进的卡尔曼滤波与均值漂移目标跟踪算法。该算法采用粒子滤波与Kalman滤波相结合实现非线性滤波,首先利用粒子滤波对运动目标的状态变量进行估计,然后对目标估计状态进行卡尔曼滤波,解决观测方... 为了实现更加理想的运动目标跟踪,提出了改进的卡尔曼滤波与均值漂移目标跟踪算法。该算法采用粒子滤波与Kalman滤波相结合实现非线性滤波,首先利用粒子滤波对运动目标的状态变量进行估计,然后对目标估计状态进行卡尔曼滤波,解决观测方程为非线性的问题。最后利用Mean-shift算法进一步聚类粒子,使抽样的粒子集更符合实际的目标概率模型,从而增加有效粒子数目,减少粒子退化。经过预测迭代,从而达到对运动目标运行轨迹的修正,并采用仿真实验进行算法性能测试。结果表明,相对于其他算法或者是传统算法,在相同的条件下该算法不仅提高了目标跟踪的精度,并且降低了计算复杂度,实时性较好。 展开更多
关键词 卡尔曼 非线性滤波 目标跟踪 均值漂移聚类 粒子滤波
基于非负字典训练和鲁棒主成分分析的语音增强算法 预览
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作者 任郑兵 倪永婧 +1 位作者 石佳佳 邹霞 《复旦学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期363-369,377共8页
在鲁棒主成分分析中引入非负矩阵分解学习得到非负语音字典,提出了一种非负字典训练和鲁棒主成分分析相结合的非监督单通道语音增强算法.算法采用交替方向乘子计算优化解.采用客观感知语音质量评估方法(PESQ)对增强效果进行评估.评估中... 在鲁棒主成分分析中引入非负矩阵分解学习得到非负语音字典,提出了一种非负字典训练和鲁棒主成分分析相结合的非监督单通道语音增强算法.算法采用交替方向乘子计算优化解.采用客观感知语音质量评估方法(PESQ)对增强效果进行评估.评估中采用了TIMIT标准语音和20多种噪声在不同信噪比下进行混合得到的带噪语音信号.评估结果表明:本文提出的方法优于典型的非负矩阵分解方法和鲁棒主成分方法. 展开更多
关键词 语音增强 鲁棒主成分分析 非负字典训练
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单挡板金属-电介质-金属波导耦合圆盘腔级联多Fano共振差动传感
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作者 韩帅涛 陈颖 +4 位作者 许扬眉 曹景刚 高新贝 谢进朝 朱奇光 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期185-191,共7页
基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成的较宽连续态干涉相长相消,形成了两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论,分... 基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成的较宽连续态干涉相长相消,形成了两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论,分析了该结构形成Fano共振的传输特性,采用有限元分析法对结构进行了模拟仿真,定量分析了结构参数对折射率传感特性影响。根据折射率变化的物理机制,分析了温度和湿度在实际测量过程中对测量结果的影响,并采用差动传感的方法有效解决了传感过程中的交叉敏感问题。 展开更多
关键词 测量 金属-电介质-金属波导 Fano共振 单挡板 级联结构 差动传感
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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含矩形腔的MIM波导耦合T型腔结构Fano共振传感特性研究
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作者 陈颖 许扬眉 +4 位作者 高新贝 曹景刚 谢进朝 朱奇光 李少华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期332-338,共7页
基于表面等离激元在亚波长结构的传播特性,提出了一种含矩形腔的金属-介质-金属(MIM)波导与T型腔耦合的结构。T型腔形成的较窄离散态与矩形腔形成的较宽连续态相互耦合,经过干涉相消形成Fano共振。采用耦合模理论,分析了Fano共振的形成... 基于表面等离激元在亚波长结构的传播特性,提出了一种含矩形腔的金属-介质-金属(MIM)波导与T型腔耦合的结构。T型腔形成的较窄离散态与矩形腔形成的较宽连续态相互耦合,经过干涉相消形成Fano共振。采用耦合模理论,分析了Fano共振的形成机理;运用有限元分析法对该结构进行模拟仿真,分析结构参数对其折射率传感特性的影响。结果表明,经过结构参数的优化,其优质因子可达6.04×10~4,灵敏度为1120nm/RIU,该研究结果可为光子回路的集成及纳米级传感器的设计提供理论参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面等离子激元 波导 矩形腔 T型腔 Fano共振
高斯整数零相关区序列集构造方法的研究 预览
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作者 陈晓玉 李冠敏 +1 位作者 孔德明 李玉博 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期1420-1426,共7页
该文提出两类高斯整数零相关区(ZCZ)序列集的构造方法。方法1以ZCZ序列集为基础,利用插零滤波法构造高斯整数ZCZ序列集,并给出了所构造的高斯整数ZCZ序列集度的计算方法。方法2提出了两种高斯整数正交矩阵的构造方法,进而基于正交矩阵... 该文提出两类高斯整数零相关区(ZCZ)序列集的构造方法。方法1以ZCZ序列集为基础,利用插零滤波法构造高斯整数ZCZ序列集,并给出了所构造的高斯整数ZCZ序列集度的计算方法。方法2提出了两种高斯整数正交矩阵的构造方法,进而基于正交矩阵构造最优高斯整数ZCZ序列集。该文所构造的高斯整数ZCZ序列集可以应用于准同步码多分址(QS-CDMA)、正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)等多种通信系统中,在抑制干扰的同时,提高系统的频谱效率。 展开更多
关键词 信号处理 高斯整数 零相关区序列 正交矩阵
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基于Vernier效应的法布里-珀罗传感器增敏方法
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作者 刘燕燕 刘磊 +4 位作者 刘雪强 王燕涛 张鑫 王明君 齐跃峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期370-377,共8页
设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构。实验结果表明,增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85 nm/MPa提高到43.95 nm/MPa,温度灵敏度由单F-... 设计了一种分离型光纤传感增敏结构,并联连接两个腔长相近的法布里-珀罗(F-P)腔。理论分析了此结构的增敏原理并制备了两组增敏结构。实验结果表明,增敏结构的压强灵敏度值由单F-P结构的4.85 nm/MPa提高到43.95 nm/MPa,温度灵敏度由单F-P腔的0.0675 nm/℃提高至0.40364 nm/℃,在相同温度下采用双腔结构可消除温度交叉敏感对测量结果的影响。此结构克服了集成式增敏结构的缺陷,在不影响原传感器结构的情况下提高了灵敏度,且可通过更换辅助腔来调节灵敏度,具有移植性好和交叉敏感小等优势。 展开更多
关键词 传感器:双法布里-珀罗腔 分离型 高灵敏度 移植性好 温度交叉敏感
基于二维Gabor小波与AR-LGC的人脸特征提取算法研究 预览
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作者 倪永婧 孙袆 +3 位作者 岳莹 郭志萍 高丽慧 刘微 《河北工业科技》 CAS 2019年第4期258-262,共5页
针对Gabor小波提取的特征信息不够全面以及维数灾难问题,提出了一种基于二维Gabor小波与AR-LGC人脸特征提取的改进算法。首先利用二维Gabor小波提取归一化人脸图像的特征信息,使用AR-LGC算子对提取的Gabor特征进行编码;然后对编码后的Ga... 针对Gabor小波提取的特征信息不够全面以及维数灾难问题,提出了一种基于二维Gabor小波与AR-LGC人脸特征提取的改进算法。首先利用二维Gabor小波提取归一化人脸图像的特征信息,使用AR-LGC算子对提取的Gabor特征进行编码;然后对编码后的Gabor特征图谱进行划分,对每个子块进行直方图统计,将其串联形成人脸表情特征向量并利用PCA进行数据压缩,最后利用C-SVM进行分类识别。实验结果表明,平均识别率为93.33%的比AR-LGC+SVM,Gabor+PCA+SVM提取特征算法的平均识别率分别高6.19%,3.33%。因此所提出的算法在人脸图像的特征信息提取方面有一定的参考价值。 展开更多
关键词 图像处理 人脸特征提取 GABOR小波 AR-LGC 直方图 PCA C-SVM
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水泥回转窑传热特性数值模拟 预览
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作者 刘彬 周武洲 +1 位作者 赵朋程 李瑞 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期199-207,共9页
回转窑是水泥生产过程中能耗最高的装置,回转窑内气固两相流、煤燃烧与传热等的数值模拟研究,对提高回转窑的能源利用率有重要意义。以装备四通道旋流燃烧器的回转窑作为研究对象,建立符合回转窑内部流体特性的计算流体力学模型以及不... 回转窑是水泥生产过程中能耗最高的装置,回转窑内气固两相流、煤燃烧与传热等的数值模拟研究,对提高回转窑的能源利用率有重要意义。以装备四通道旋流燃烧器的回转窑作为研究对象,建立符合回转窑内部流体特性的计算流体力学模型以及不同斜度的燃烧器-回转窑三维模型,利用FLUENT软件对回转窑内的热辐射和煤粉燃烧等进行数值模拟,研究不同回转窑斜度和燃烧器工况对回转窑内流场分布、温度分布以及熟料表面空气温度分布的影响。结果表明,当回转窑斜度为0.035时,熟料平面上的烧成带范围达到最大;旋流风速选择90m/s为宜,过低的旋流风速会使火焰不稳定,而过高的旋流风速会引起煤粉的扩散,不利于火焰温度的升高;提高轴流风速可以缩短黑火头的长度,但这会导致火焰峰值温度降低,且当轴流风速达到200m/s时,回转窑火焰出现紊乱。 展开更多
关键词 计算流体力学 两相流 传热 数值模拟 煤燃烧
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基于无源相位调制器的光纤电流互感器设计 被引量:1
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作者 齐跃峰 冯麒 +4 位作者 张瑾 张鑫 王明君 田东升 李卫 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期91-99,共9页
基于1/4波片相位延迟功能,结合起偏器与法拉第旋光器,提出了一种集起偏与相位偏置功能于一体的用于Sagnac环路中的非互易相位调制器设计方案。所提结构从根本上消除了延迟线圈对系统灵敏度的影响,降低了系统复杂度,减小了体积。实验测... 基于1/4波片相位延迟功能,结合起偏器与法拉第旋光器,提出了一种集起偏与相位偏置功能于一体的用于Sagnac环路中的非互易相位调制器设计方案。所提结构从根本上消除了延迟线圈对系统灵敏度的影响,降低了系统复杂度,减小了体积。实验测得该相位调制器的相对插入损耗为3.6 dB,相位偏置角度为89.9605°,实验结果能够很好地与理论分析结果吻合。提出了变比误差自补偿技术,分析得到:当温度在-40~40℃范围内变化时,不同制作工艺下系统的最低变比误差不超过±0.02%。 展开更多
关键词 光纤光学 光纤电流互感器 温度补偿 SAGNAC干涉仪 相位调制器
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