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基于GA-GRNN算法和显微拉曼光谱的城市河流微塑料识别方法研究 被引量：2
1
作者 李静 张媛 +1 位作者 张莹 刘家伟 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期69-76,共8页
微塑料污染已成为一个全球性的环境问题,加强对城市水域中微塑料污染的监管是解决微塑料污染的关键环节,因此本文开展了快速、实时的城市河流微塑料识别方法的研究。本工作提出了一种遗传算法优化广义回归神经网络(Genetic Algorithm-Ge... 微塑料污染已成为一个全球性的环境问题,加强对城市水域中微塑料污染的监管是解决微塑料污染的关键环节,因此本文开展了快速、实时的城市河流微塑料识别方法的研究。本工作提出了一种遗传算法优化广义回归神经网络(Genetic Algorithm-Generalized Regression Neural Network,GA-GRNN)算法结合显微拉曼光谱的技术方法,开展了微塑料颗粒的实验探测和理论计算,分析了微塑料颗粒拉曼光谱特征峰的振动模式和隐藏峰的拟合解译,评估了不同浓度微塑料悬浮液的拉曼光谱,通过GA-GRNN算法建立了微塑料识别分类模型,其模型的分类准确率为100%,实现了对河流中分离的微塑料颗粒的准确识别。本文提出将GA-GRNN算法与显微拉曼光谱相组合的技术方法非常具有实用性,在未来城市水域微塑料污染的监管指导方面具有很好的借鉴意义。 展开更多
关键词 遗传算法 广义回归神经网络 拉曼光谱 微塑料 分类模型
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全光谱傅里叶变换光声光谱的气体检测研究 被引量：1
2
作者 崔佳佳 袁宇鹏 +7 位作者 李尚志 刘小利 邸劲 王耀鑫 崔茹悦 薛积禹 董磊 武红鹏 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期376-383,共8页
提出了一种基于差分共振光声池的傅里叶变换光声光谱技术,并系统地评估了其在宽带检测和多气体同步检测方面的性能表现。通过引入干涉仪的相位调制和机械斩波器的强度调制,实现了对宽带光源的统一调制,从而实现了傅里叶变换光谱与谐振... 提出了一种基于差分共振光声池的傅里叶变换光声光谱技术,并系统地评估了其在宽带检测和多气体同步检测方面的性能表现。通过引入干涉仪的相位调制和机械斩波器的强度调制,实现了对宽带光源的统一调制,从而实现了傅里叶变换光谱与谐振光声探测模块的高效结合。实验采用卤钨灯热光源与碳棒热光源对甲烷、乙炔等单组分气体及其多组分混合气体进行检测,实现了在1~20μm波段范围内的宽带响应。结果表明,傅里叶变换光声光谱技术融合了傅里叶变换光谱和光声光谱的优势,具备宽光谱响应、高分辨率、并行复用、无背景干扰及无波长选择的特性,可支持气体宽带检测和多气体同步检测,展现出全光谱检测的潜力,广泛适用于从可见光到红外甚至太赫兹波段的检测应用。 展开更多
关键词 傅里叶变换光声光谱 多气体同步检测 宽带检测 光声池 全光谱
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中国先进研究堆中子科学的研究及应用进展
3
作者 陈东风 武梅梅 +19 位作者 高健翔 姚永刚 李天富 孙凯 焦学胜 郝丽杰 马小柏 李眉娟 贺林峰 王子军 肖才锦 刘晓龙 郭浩 李正耀 王洪亮 刘荣灯 闫士博 赵梁 余俊龙 张焕乔 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第9期1792-1804,共13页
基于高通量中子源的中子科学平台是国家重大科技基础设施(大科学装置),在物理、化学、材料、生物等基础科学领域,以及工业、能源、环境、信息、量子和医药人体健康等应用领域发挥着不可替代的关键支撑作用,是衡量国家综合科技实力的重... 基于高通量中子源的中子科学平台是国家重大科技基础设施(大科学装置),在物理、化学、材料、生物等基础科学领域,以及工业、能源、环境、信息、量子和医药人体健康等应用领域发挥着不可替代的关键支撑作用,是衡量国家综合科技实力的重要体现。依托中子通量亚洲第一、世界第三的中国先进研究堆(CARR),中国原子能科学研究院已建成拥有18台先进中子谱仪的中子科学平台,具备开展中子散射、中子成像及中子活化分析等综合研究能力。本文重点介绍CARR中子科学平台在多学科交叉研究、中子技术研发等方面的最新进展,并对未来发展进行展望。 展开更多
关键词 中国先进研究堆 中子科学 无损分析
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三线性分解算法研究多组分的天麻粉荧光光谱
4
作者 李雷 吴庆州 王涛 《激光技术》 北大核心 2025年第3期363-367,共5页
为了解决化学提纯方法的片面性和局限性,采用三线性分解算法、平方误差和法、折半信度法与同步荧光光谱相结合,对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证,并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。结果表明,第1组分... 为了解决化学提纯方法的片面性和局限性,采用三线性分解算法、平方误差和法、折半信度法与同步荧光光谱相结合,对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证,并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。结果表明,第1组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在275 nm~280 nm,发射波长λ_(em)在305 nm~310 nm,该组分对应的荧光物质应该是天麻中含量较高的天麻素;第2组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在305 nm~310 nm,发射波长λ_(em)在400 nm~405 nm;第3组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在355 nm~360 nm,发射波长λ_(em)在440 nm~445 nm;采用数学分离三线性分解算法可以替代繁杂的化学分离,同时具有去除背景噪声干扰、简化高维光谱分析等优点,且从整体视角、全局特征表达了多组分共存物质的荧光特性。该研究对多组分物质的光谱分析提供了参考。 展开更多
关键词 光谱学 荧光光谱 同步光谱 三线性分解算法 天麻 多组分共存 光谱分析
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基于视场压缩的快照式光谱成像技术
5
作者 张杰 薛鹏 +1 位作者 张瑞 吴倩楠 《应用光学》 北大核心 2025年第3期555-562,共8页
针对快照式成像芯片和成像光学元器件视场角度敏感问题,设计了一款基于视场压缩的快照式光谱成像系统。该系统由前置视场压缩系统、光阑、后置成像镜头组和光谱成像芯片四部分组成,通过前置光学系统的Zemax光学设计,实现了450 nm~800 n... 针对快照式成像芯片和成像光学元器件视场角度敏感问题,设计了一款基于视场压缩的快照式光谱成像系统。该系统由前置视场压缩系统、光阑、后置成像镜头组和光谱成像芯片四部分组成,通过前置光学系统的Zemax光学设计,实现了450 nm~800 nm波长范围内将±10°视场压缩为±3°,最大波相差小于1/4波长;设计的后置镜头组用于校正光学系统的色差、球差等像差;整个光学系统各个视场的RMS(root meam square)半径接近面阵探测器的像元尺寸,且相对畸变小于2.138%;最后通过实验验证了该视场压缩光学系统的可行性,并通过搭建的成像系统对不同颜色字母目标和外景目标物进行成像。实验结果表明:红色R中心波长为610 nm,绿色G中心波长为500 nm,蓝色B中心波长为460 nm;红色地面和绿色地面中心波长分别为613 nm、517 nm,进一步验证了该系统的准确性。 展开更多
关键词 光谱检测 快照式光谱成像 视场压缩光学设计
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基于酶剪切策略的疏水纸基SERS传感器用于快速和高灵敏检测胃癌中miR-21
6
作者 张冬 陈淼 +5 位作者 曹小卫 王彪 卜迟文 谢峰 陈宇华 刘永霞 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期8-17,共10页
基于AuNCs疏水纸质基底和酶剪切策略,建立了一种快速、高灵敏、特异性检测胃癌(GC)相关miRNA标志物的方法。首先,将金纳米笼(AuNCs)组装到疏水特性的离型纸表面,形成“热点”丰富的阵列式AuNCs基底。接着在阵列式AuNCs基底表面修饰miR-2... 基于AuNCs疏水纸质基底和酶剪切策略,建立了一种快速、高灵敏、特异性检测胃癌(GC)相关miRNA标志物的方法。首先,将金纳米笼(AuNCs)组装到疏水特性的离型纸表面,形成“热点”丰富的阵列式AuNCs基底。接着在阵列式AuNCs基底表面修饰miR-21互补的单链核苷酸ssDNA-21,然后连接4-MBA标记的金银纳米梭(Au-AgNSs),形成Au-AgNSs@4-MBA@ssDNA-21@AuNCs基底的复合结构。最后在ssDNA-21与miR-21杂交后使用双链特异性剪切酶(DSN)选择性剪切ssDNA-21-miR-21双链中DNA磷酸二酯键,进行SERS检测。该SERS微流控芯片检测miR-21的线性范围为1 fM~1 nM,检测限(LOD)0.34 fM。此外,该SERS传感器操作简单,整个测试过程仅30分钟,并且展现出良好的特异性和重现性。使用该SERS传感器成功检测和区分了健康人和GC患者血清中miR-21表达水平的差异。实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)证实了SERS的准确性。 展开更多
关键词 表面增强拉曼散射 疏水基底 酶剪切策略 miRNA 胃癌
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应用MDS-SVM算法和拉曼荧光光谱技术快速鉴定天麻的掺假行为
7
作者 张翠萍 张军惺 +2 位作者 刘业炜 何学峰 周明辉 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期86-93,共8页
天麻是一种重要的中药材,天麻粉常被用于中药制剂、保健品和食品添加剂等领域,然而不法商贩为降低成本或提高重量会在天麻粉中掺入其他成分。为实现一种快速、无损、高灵敏检测天麻粉掺假行为的激光光谱检测技术,本文开展了天麻粉掺假... 天麻是一种重要的中药材,天麻粉常被用于中药制剂、保健品和食品添加剂等领域,然而不法商贩为降低成本或提高重量会在天麻粉中掺入其他成分。为实现一种快速、无损、高灵敏检测天麻粉掺假行为的激光光谱检测技术,本文开展了天麻粉掺假的拉曼荧光光谱的实验研究,通过对纯天然天麻粉和淀粉的谱学研究,分析了淀粉拉曼光谱的特征,提出采用多维尺度变换结合支持向量机(MDS-SVM)的定量模型,通过测量模拟掺假粉末的拉曼荧光光谱,建立了天麻粉掺假预测的MDS-SVM定量模型,模型预测效果较好,其中模型对测试集的预测结果的决定系数为0.8933,均方根误差为0.0131。结果表明拉曼荧光光谱技术具有表征天麻粉成分信息的性能,且结合MDS-SVM算法可以实现快速鉴定天麻粉的掺假行为。本文为天麻粉的快速鉴别提供了一种快速、非侵入式的方法,为相关部门执法应用提供了参考。 展开更多
关键词 天麻 拉曼光谱 荧光 多维尺度变换 支持向量机
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基于表面增强拉曼光谱和机器学习的滴眼液中硫酸阿托品的定量分析研究
8
作者 包琳 徐子轩 +2 位作者 方国强 韩斯琴高娃 哈斯乌力吉 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期101-108,共8页
本文应用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合轻量级梯度提升机(LGB)算法建立了硫酸阿托品注射液的定量分析模型,用于快速、准确的检测滴眼液中硫酸阿托品的浓度。首先制备了尺寸均匀地银纳米颗粒(Ag NPs),实验上表征了Ag NPs的形貌和消光光... 本文应用表面增强拉曼光谱技术(SERS)结合轻量级梯度提升机(LGB)算法建立了硫酸阿托品注射液的定量分析模型,用于快速、准确的检测滴眼液中硫酸阿托品的浓度。首先制备了尺寸均匀地银纳米颗粒(Ag NPs),实验上表征了Ag NPs的形貌和消光光谱,理论上利用Comsol仿真软件计算了银溶胶二聚体的电场分布。以硫酸阿托品注射液为研究对象,分析了促凝剂对Ag NPs检测硫酸阿托品的影响,优化了促凝剂的种类和浓度,为硫酸阿托品的定量分析奠定基础。采用LGB算法,结合不同浓度的硫酸阿托品注射液的光谱数据,建立了定量分析模型。最后,将建立的定量分析模型应用于滴眼液中硫酸阿托品的SERS光谱分析中,结果表明,决定系数R 2达到了0.998,表明了模型的高准确性。研究结果可为市场上硫酸阿托品滴眼液的生产、质量监控等方面提供参考。 展开更多
关键词 拉曼光谱 轻量级梯度提升机 硫酸阿托品 定量检测
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基于亚多普勒wm-NICE-OHMS的^(14)CO_(2)光谱测量技术理论研究
9
作者 李勇 周晓彬 +4 位作者 赵刚 尹润涛 杨家琪 闫晓娟 马维光 《物理学报》 北大核心 2025年第6期123-131,共9页
^(14)CO_(2)光谱检测在大气环境学和同位素定年等领域中具有重要应用,但由于其自然丰度极低且光谱重叠干扰严重,检测难度极大.基于亚多普勒光谱的噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)技术因其具有高的灵敏度和选择性,有望成为下一... ^(14)CO_(2)光谱检测在大气环境学和同位素定年等领域中具有重要应用,但由于其自然丰度极低且光谱重叠干扰严重,检测难度极大.基于亚多普勒光谱的噪声免疫腔增强光外差分子光谱(NICE-OHMS)技术因其具有高的灵敏度和选择性,有望成为下一代^(14)CO_(2)检测方法.本文理论分析了亚多普勒NICE-OHMS光谱测量技术.通过模拟真实大气光谱,选择2209.108 cm^(-1)处的^(14)CO_(2)跃迁线作为最佳测量目标,建立了^(14)CO_(2)亚多普勒饱和吸收NICE-OHMS模型,并与多普勒展宽光谱进行对比,验证了波长调制(wm-)亚多普勒NICE-OHMS技术可有效抑制光谱重叠干扰,实现高分辨率的^(14)CO_(2)光谱测量.最终,通过数值模拟分析了压强和调制系数等参数对信号幅度的影响,确定了最佳实验条件,为高灵敏^(14)CO_(2)光谱测量提供理论依据. 展开更多
关键词 噪声免疫腔增强光外差分子光谱 理论仿真 放射性碳同位素检测
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基于FA-XGBoost算法的拉曼光谱预测沙棘籽油含量
10
作者 王照 刘斌 吴军 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期77-85,共9页
沙棘籽油具有很高的营养价值和药用价值,高额利润驱使不法商家以次充好、以假乱真,目前缺少沙棘籽油掺假鉴别的方法学研究。因此,本文提出一种基于FA-XGBoost算法赋能拉曼光谱技术实现沙棘籽油掺假检测的技术方法。采用葵花籽油按不同... 沙棘籽油具有很高的营养价值和药用价值,高额利润驱使不法商家以次充好、以假乱真,目前缺少沙棘籽油掺假鉴别的方法学研究。因此,本文提出一种基于FA-XGBoost算法赋能拉曼光谱技术实现沙棘籽油掺假检测的技术方法。采用葵花籽油按不同体积分数掺假沙棘籽油,使用近红外显微拉曼光谱仪测量所有样本的拉曼光谱,定性分析了沙棘籽油与葵花籽油的拉曼光谱特征峰。通过FA-XGBoost算法构建了针对葵花籽油掺假沙棘籽油的回归模型,使用测试集评价了FA-XGBoost模型的预测效果,其中决定系数为0.9798,均方误差为0.0031。总之,本文提出了一种面向沙棘籽油掺假的定量检测方法,通过FA-XGBoost算法与拉曼光谱的结合实现了葵花籽油掺假沙棘籽油的浓度预测,该方法对规范国内沙棘籽油消费市场具有潜在的应用价值和现实意义。 展开更多
关键词 拉曼光谱 因子分析 XGBoost 沙棘籽油 定量分析
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一维卷积神经网络算法辅助便携式拉曼光谱定量分析隔夜废油掺假葵花籽油的研究
11
作者 卢明星 魏敏 +1 位作者 周福侠 何纯华 《光散射学报》 北大核心 2025年第2期205-212,共8页
隔夜废油的营养价值低、卫生堪忧且食用品质也极差,而不法商贩常将其掺入普通植物油中以降低生产成本,提高利润率,为保障人民群众的食品安全和健康,相关部门必须加强隔夜废油掺假行为的打击力度。因此,本文提出一种一维卷积神经网络算... 隔夜废油的营养价值低、卫生堪忧且食用品质也极差,而不法商贩常将其掺入普通植物油中以降低生产成本,提高利润率,为保障人民群众的食品安全和健康,相关部门必须加强隔夜废油掺假行为的打击力度。因此,本文提出一种一维卷积神经网络算法辅助便携式拉曼光谱定量分析隔夜废油掺假葵花籽油的探测方法。通过配制大范围、均匀梯度变化的掺假油品进行模拟掺假的定量分析,基于633 nm便携式拉曼光谱仪采集不同掺伪浓度的混合油品的拉曼光谱数据,然后再对原始光谱数据进行基线校正、降噪处理和归一化处理等数据预处理过,最后按照4∶1划分训练集和测试集,且通过留一法进行模型验证。结果表明便携式拉曼光谱可以提取两种不同油脂的光谱信息,且两种油脂的光谱差异主要集中在450~2000 cm^(-1)和2500~3100 cm^(-1)两个拉曼光谱指纹区;基于一维卷积神经网络算法建立了11种掺伪浓度油品的量化分析模型,实现了较为理想的量化分析,一维卷积神经网络模型测试集的决定系数为0.9922,均方根误差为0.0279。总之,本文提出的方法可实现普通植物油掺假的量化分析,该探测方法为一线应用和现场无损探测提供了一定的参考价值。 展开更多
关键词 隔夜废油 葵花籽油 一维卷积神经网络 便携式拉曼光谱 定量分析
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基于对数低秩与可分离总变分的高光谱解混
12
作者 杨飞霞 李正 +1 位作者 董贤达 马飞 《激光与红外》 北大核心 2025年第4期630-640,共11页
高光谱解混旨在从盲源分离场景中识别出物质(端元)光谱特征和空间分布(丰度)特征。针对高光谱图像中存在大量混合像元降低解混的精度,以及当高光谱数据受到噪声污染时难以估计端元的准确数目等问题,本文提出一种将低秩松弛和可分离总变... 高光谱解混旨在从盲源分离场景中识别出物质(端元)光谱特征和空间分布(丰度)特征。针对高光谱图像中存在大量混合像元降低解混的精度,以及当高光谱数据受到噪声污染时难以估计端元的准确数目等问题,本文提出一种将低秩松弛和可分离总变分先验信息相结合的线性混合模型。该方法首先利用对数函数的局部相似性对基于核范数的低秩表达式进行松弛,抑制次要分量;然后将各向异性总变分重新定义为可分离表达式,以平滑光谱特征和空间丰度特征;最后设计一组高效的求解器得到闭式解。实验结果表明,所提出的解混模型能有效地提升解混精度的同时也能抑制噪声,验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 高光谱 解混 对数低秩 可分离总变分
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罗格列酮拉曼光谱、紫外光谱的理论和实验研究
13
作者 陈玉锋 李雨桐 韩金玲 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期54-59,共6页
罗格列酮(Rosiglitazone,RSG),C_(18)H_(19)N_(3)O_(3)S,是一种噻唑烷二酮类胰岛素增敏剂。本文基于密度泛函理论(Density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G(d,p)(C,H,N,O,S),Ag原子采用LanL2d赝势基组水平上对RSG及其银配合物进... 罗格列酮(Rosiglitazone,RSG),C_(18)H_(19)N_(3)O_(3)S,是一种噻唑烷二酮类胰岛素增敏剂。本文基于密度泛函理论(Density functional theory,DFT),在B3LYP/6-31+G(d,p)(C,H,N,O,S),Ag原子采用LanL2d赝势基组水平上对RSG及其银配合物进行结构优化。通过频率计算,获得RSG分子及其银配合物的拉曼光谱,对400-1800 cm^(-1)波段内的拉曼光谱特征峰进行了指认。对RSG分子的表面静电势、原子电荷、前线轨道进行计算,分析可能发生化学反应的位点。采用含时密度泛函理论(Time Dependent density functional theory,TDDFT)对RSG分子激发态进行了计算分析,使用电荷转移光谱对RSG分子内部片段之间电荷转移关系进行了研究,并与实验测得的紫外光谱进行了对比。这为理解RSG分子的作用机理提供了重要信息。 展开更多
关键词 密度泛函理论 拉曼光谱 表面增强拉曼光谱 紫外光谱 罗格列酮
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一种改进的K-PCA与PNN结合的快速高光谱遥感分类算法
14
作者 简萌 陈旭凤 +1 位作者 鲁军 郝敏钗 《河北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期343-351,共9页
高光谱遥感数据可以提供更加丰富的地物信息,但因其数据维度高、冗余性强等特点导致传统分类方法效率低下.针对此问题本文提出一种改进的核-主成分分析(kernel-principalcomponentanalysis,K-PCA)与概率神经网络(probabilisticneuralnet... 高光谱遥感数据可以提供更加丰富的地物信息,但因其数据维度高、冗余性强等特点导致传统分类方法效率低下.针对此问题本文提出一种改进的核-主成分分析(kernel-principalcomponentanalysis,K-PCA)与概率神经网络(probabilisticneuralnetwork,PNN)结合的快速高光谱遥感分类算法.首先提出一种最近邻的样本选择方法,用以筛选更具代表性的地物光谱数据;其次提出一种基于半数重采样的主成分优选策略,有效去除噪声并保留光谱本质特征,大幅度降低数据维度;最后融合K-PCA的非线性降维特性与PNN的最优贝叶斯分类能力进行地物识别.在利用AVIRIS高光谱数据集的验证实验中,本算法不仅将分类精度提升至89.9%,较传统方法提升显著,且运算效率大幅提升.结果表明该算法在兼顾分类精度与实时性的高光谱地物识别场景中凸显优势,为遥感大数据智能处理提供了高效解决方案. 展开更多
关键词 高光谱遥感数据 地物识别 核-主成分分析 概率神经网络 半数重采样
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基于偏最小二乘回归法和原位拉曼光谱技术在线检测奶粉成分的研究
15
作者 王利祥 郭向伟 +1 位作者 郎沁争 赵诵 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期47-53,共7页
奶粉成分的在线非接触式原位光谱探测技术对乳制品生产企业非常有益,这对于加工商实时评估生产产品的品质至关重要。拉曼光谱是一项极具商业价值的原位光谱探测技术,本文分析了原位拉曼光谱法检测奶粉主成分(脂肪、蛋白质和乳糖等)的可... 奶粉成分的在线非接触式原位光谱探测技术对乳制品生产企业非常有益,这对于加工商实时评估生产产品的品质至关重要。拉曼光谱是一项极具商业价值的原位光谱探测技术,本文分析了原位拉曼光谱法检测奶粉主成分(脂肪、蛋白质和乳糖等)的可行性。针对性开展了不同混合比例的脱脂奶粉和全脂奶粉的拉曼光谱实验,研究了拉曼光谱特征谱峰与脂肪含量的统计学规律。建立了基于偏最小二乘回归法的预测模型,并基于回归模型预测了脂肪含量,回归模型的决定系数大于0.9886,均方根误差小于0.6248。总之,基于原位拉曼光谱技术对在线评估奶粉品质具有潜在的商业应用价值。 展开更多
关键词 拉曼光谱 奶粉 偏最小二乘回归法 定量分析
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基于紫外激光诱导荧光光谱结合FA-BPNN算法的特级初榨橄榄油掺假鉴别
16
作者 张喜全 周德旭 宗伟凯 《光散射学报》 北大核心 2025年第2期292-298,共7页
橄榄油是地中海居民最受欢迎的健康油脂,国内民众也开始逐渐接受这种高品质天然油脂,然而掺假行为和以次充好是目前国内橄榄油消费市场面临的最主要问题,特别是特级初榨橄榄油。该文开展了人工智能算法结合荧光光谱法实现特级初榨橄榄... 橄榄油是地中海居民最受欢迎的健康油脂,国内民众也开始逐渐接受这种高品质天然油脂,然而掺假行为和以次充好是目前国内橄榄油消费市场面临的最主要问题,特别是特级初榨橄榄油。该文开展了人工智能算法结合荧光光谱法实现特级初榨橄榄油掺假浓度检测的研究,采用紫外激光诱导荧光光谱技术分别探测了玉米油、稻米油、特级初榨橄榄油以及它们混合油脂的荧光信号,通过因子分析算法对高维度的荧光光谱数据进行了数据降维和特征提取,再结合反向传播神经网络算法实现了对玉米油掺假特级初榨橄榄油和稻米油掺假特级初榨橄榄油的浓度检测,其中因子分析结合反向传播神经网络算法模型的决定系数为0.9738和0.9658,均方根误差为0.0031和0.0040,即本文提出的方法具有较好的预测性能。总之,该文验证了紫外激光诱导荧光光谱技术结合人工智能算法可实现玉米油、稻米油分别掺假特级初榨橄榄油浓度的预测,该方法为相关科研人员和执法部门提供了一种可借鉴的方法学。 展开更多
关键词 紫外激光诱导荧光光谱 因子分析 反向传播神经网络 特级初榨橄榄油 检测
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通过龈沟液SERS检测早期诊断牙周炎的研究进展 被引量：1
17
作者 娜密牙 白丽娜 +2 位作者 冯美玲 韩斯琴高娃 哈斯乌力吉 《光散射学报》 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
牙周炎是由菌斑生物膜引发,宿主免疫失衡介导的非特异性慢性炎症性疾病。我国牙周炎患病率远高于全球平均水平,因而牙周炎的早期诊断及预后监测具有重要意义。龈沟液(GCF)是指从牙龈结缔组织通过龈沟上皮和联合上皮渗透到龈沟的液体,临... 牙周炎是由菌斑生物膜引发,宿主免疫失衡介导的非特异性慢性炎症性疾病。我国牙周炎患病率远高于全球平均水平,因而牙周炎的早期诊断及预后监测具有重要意义。龈沟液(GCF)是指从牙龈结缔组织通过龈沟上皮和联合上皮渗透到龈沟的液体,临床研究表明GCF的变化可以在一定程度上反映出牙周炎的炎症程度。本文在查阅文献及前期工作基础上,综述了表面增强拉曼光谱(SERS)技术结合机器学习方法通过检测龈沟液早期诊断牙周炎的研究进展,该技术有望成为牙周炎的早期诊断及预后监测提供一种快速、灵敏、准确、无痛、简便的新方法。 展开更多
关键词 牙周炎 诊断 龈沟液(GCF) 表面增强拉曼光谱(SERS) 机器学习方法
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水中重金属的光学参数计算方法及光谱分析——以典型铅化合物为例 被引量：1
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作者 梁业恒 欧阳宇纯 +6 位作者 许敏端 邓孺孺 雷聪 徐丹 郭昱 谷钰泽 刘蓉 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2149-2155,共7页
基于遥感的水体重金属反演一直是环境遥感领域中的难点方向,其中一个重要原因是与重金属相关的光学参数未被系统地测量形成完整的光谱库,导致遥感反演模型中输入参数的缺失,从而限制了学者们向更深入的方面开展研究。鉴于此,选择四种在... 基于遥感的水体重金属反演一直是环境遥感领域中的难点方向,其中一个重要原因是与重金属相关的光学参数未被系统地测量形成完整的光谱库,导致遥感反演模型中输入参数的缺失,从而限制了学者们向更深入的方面开展研究。鉴于此,选择四种在重金属污染企业生产废水中常见的铅化合物:硫酸铅、四氧化三铅、铬酸铅、硫化铅,测量其在波长范围350~2500 nm的反射率光谱,并对四者的光谱特征进行分析和对比讨论;在此基础上,通过设计反射率和透射光相配合的室内外实验,提出一种能应用在水体重金属遥感模型的化合物样品液吸收系数、散射系数和消光系数计算方法。反射率测量结果发现:四种铅化合物的光谱曲线各自呈现独有的特征,具有明显的可区分性。其中,硫酸铅和硫化铅的反射率总体变化不大,硫酸铅反射率大部分波长维持在80%以上,值域变化幅度约为17%,而硫化铅反射率则总体在15%以下,值域变化幅度约7%;而四氧化三铅和铬酸铅的反射率变化特征均呈较为丰富的“S”型,存在特征的反射峰和谷。四种化合物的反射率大小关系,以波长747 nm为分界处,在此之前变化丰富;之后则趋于稳定,具体为硫化铅<铬酸铅<硫酸铅<四氧化三铅。进一步地,以硫酸铅样品液为例,计算得到其波长范围400~900 nm的吸收系数在0.001 m^(-1)·mg^(-1)·L上下波动,在波长451和848 nm附近出现极小值,725 nm附近出现极大值;散射系数从0.019 m^(-1)·mg^(-1)·L缓慢增加至0.027 m^(-1)·mg^(-1)·L,近似为斜率很小的斜线。结果说明水中硫酸铅对入射光的消光作用主要来自于散射,吸收影响很小,而且散射和消光系数随波长变化不大,近似为粒子散射类型中的“无选择散射”,符合“大颗粒”的散射特征。以上工作不仅为遥感反演过程中敏感波段选择提供参考依据,同时也是实现水中铅浓度遥感反演所必需的基础数据,也为其他重金属化合物光学参数的测量提供方法支撑,进一步为水体重金属遥感理论打下基础。 展开更多
关键词 水体重金属遥感 反射率 散射系数 光谱分析 铅化合物
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紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM的水质COD检测方法 被引量：1
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作者 郑培超 李成林 +5 位作者 王金梅 杨琴 曾金锐 吕强 阮伟 何浩楠 《中国测试》 北大核心 2025年第4期91-99,共9页
化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集... 化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集的实际水样经标准化学法得到COD理化值,以氘卤灯作为紫外-可见光源和以405 nm单波长半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的光谱系统采集水样的紫外吸收光谱和荧光发射光谱。选择Savitzky-Golay滤波对光谱去噪平滑,由竞争性自适应重加权采样(CARS)对光谱进行特征提取,并与主成分分析、连续投影算法对比,以贝叶斯优化的最小二乘支持向量(BO-LSSVM)算法作为建模方法,分别建立基于紫外吸收光谱法、激光诱导荧光光谱法和紫外-荧光特征级融合法的预测模型。结果表明:采用紫外-荧光特征级融合法的预测模型性能优于单一光谱法,提出的基于紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM模型在噪声容限和预测精度方面优于其他模型,训练集R2为0.9371、RMSE为0.2726 mg·L^(–1)、MRE为9.99%,测试集R2为0.9377、RMSE为0.2578 mg·L^(–1)、MRE为7.68%。该方法对水质光谱的非线性分析具有良好的泛化性和鲁棒性,可为水质COD的快速检测提供可靠的参考价值和研究思路。 展开更多
关键词 化学需氧量 激光诱导荧光 特征级数据融合 竞争性自适应重加权采样
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基于低秩与卷积稀疏约束的压缩感知光谱成像重构方法 被引量：1
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作者 郭高 王攀 +2 位作者 李杰 席特立 邵晓鹏 《光子学报》 北大核心 2025年第6期172-187,共16页
针对压缩感知光谱成像快速重建需求,提出了一种基于低秩与卷积稀疏约束的压缩感知光谱成像重建方法,首先将压缩感知光谱采集系统的重构任务,在卷积稀疏编码的框架下分解成为两部分的重构结果叠加,即低频的平滑主体结构部分和高频的纹理... 针对压缩感知光谱成像快速重建需求,提出了一种基于低秩与卷积稀疏约束的压缩感知光谱成像重建方法,首先将压缩感知光谱采集系统的重构任务,在卷积稀疏编码的框架下分解成为两部分的重构结果叠加,即低频的平滑主体结构部分和高频的纹理细节部分。针对高频的纹理细节部分的重构,提出基于卷积稀疏编码框架,对卷积字典对应的稀疏特征图进行ℓ_(2,1)范数约束,保证了对光谱数据中光谱维度的先验约束,从而提高重构数据中光谱维度的准确度。针对低频的平滑主体部分重构,提出使用全局的卷积稀疏编码,由于使用了针对低频部分所训练的卷积字典,因此使用核范数对卷积特征图进行约束。通过整合两部分的重建约束,实现了对压缩感知光谱成像系统的分步重构。通过仿真实验验证了所提方法的重构结果,在空间与光谱维度相较于主流前沿的重建方法均取得了更高的重构精度,其中空间维度上峰值信噪比至少可提升2 dB以上。 展开更多
关键词 压缩感知 光谱成像 卷积稀疏编码 火箭尾焰光谱 最优化求解
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