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基于太赫兹时域光谱技术的陶瓷胶粘结构胶层厚度均匀性评价方法
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作者 唐建新 王运生 +5 位作者 曹俊倡 朱保鑫 张京生 姜立平 王响 方炫杰 《佛山陶瓷》 2026年第2期12-14,共3页
因为陶瓷胶粘结构在迅猛发展的航空航天领域中变得越加重要,所以中间胶层的粘接均匀性评价也亟需优化。本文采用飞行时间信息和能量积分信息两种太赫兹时域光谱参数去表征陶瓷胶粘结构中间胶层厚度均匀性。首先利用太赫兹时域光谱系统... 因为陶瓷胶粘结构在迅猛发展的航空航天领域中变得越加重要,所以中间胶层的粘接均匀性评价也亟需优化。本文采用飞行时间信息和能量积分信息两种太赫兹时域光谱参数去表征陶瓷胶粘结构中间胶层厚度均匀性。首先利用太赫兹时域光谱系统对五个包含不同胶层厚度的特制陶瓷胶粘结构样品进行无损检测,每个样品单点采集若干数据。根据太赫兹飞行时间信息对胶层均匀性进行表征,得到不同胶层厚度数据相对标准差分别为5.5406%、1.3666%、0.6480%、16.0386%、5.1551%,相对标准差值越小则说明厚度均匀性越好;根据能量积分曲线中的偏度指标对胶层均匀性进行分析,得到能量积分偏度为-0.0734、-0.0254、0.0039、0.1716、0.1183,能量积分偏度值越小则说明厚度均匀性越好。此两种特征参数可以作为对陶瓷胶粘结构胶层厚度均匀性的评价的有效方法,具有重要意义。 展开更多
关键词 陶瓷胶粘结构 飞行时间 能量积分 厚度均匀性 THZ-TDS
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红外感知的前沿热点:从深空探测极限到数字地球新范式
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作者 刘银年 《红外》 2026年第1期1-16,共16页
本文介绍了红外感知技术在“向上看”的深空探测与“向下看”的对地观测两大领域的发展脉络和前沿挑战。在深空探测方面,以詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)为代表,该技术正通过超大口径、甚长波段和超低... 本文介绍了红外感知技术在“向上看”的深空探测与“向下看”的对地观测两大领域的发展脉络和前沿挑战。在深空探测方面,以詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)为代表,该技术正通过超大口径、甚长波段和超低温制冷等手段,不断逼近观测的物理极限,并致力于揭示宇宙早期的历史奥秘。阐述了对地观测领域不同时期搭载于各类卫星的红外探测载荷的主要发展过程及其代表性和特色。红外对地观测技术从过去宽幅下的低空间分辨率和少量波段,向着空谱大范围下的时-空-谱-辐分辨率提升迈进。大口径低背景光学、长波长高灵敏度探测器、片上智能感知、大数据孪生系统等新型技术,以及通导遥一体的“即时遥感”和商业航天的大规模发展,将助力构建“红外数字地球”底座,增强人类对地球多圈层异常事件以及各种复杂循环过程演变的实时认知和精准预测,推动红外对地观测技术走向大众化应用。 展开更多
关键词 红外前沿 深空探测 对地观测 卫星载荷 数字地球
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稀土掺杂双钙钛矿氧化物发光材料研究进展
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作者 郭竞渊 莫境山 +3 位作者 熊正烨 王露燕 陈力 刘昊 《中国稀土学报》 北大核心 2026年第2期141-157,共17页
稀土掺杂双钙钛矿氧化物具有良好的热稳定性、可掺杂性、光致发光等多种优异性能,在光电池、发光材料与器件等方面都有潜在应用价值,并在成像和应力检测方面也显示出独特的优势。本文从稀土掺杂的双钙钛氧化物的结构及其研制方法开始,... 稀土掺杂双钙钛矿氧化物具有良好的热稳定性、可掺杂性、光致发光等多种优异性能,在光电池、发光材料与器件等方面都有潜在应用价值,并在成像和应力检测方面也显示出独特的优势。本文从稀土掺杂的双钙钛氧化物的结构及其研制方法开始,系统介绍稀土掺杂双钙钛矿氧化物发光材料的研究进展,尤其是在力致发光、光致发光(含X射线激发发光)、热释光等方向的基础研究和潜在应用研究进展,并提出该系列材料的基础研究方向可集中于研究光、力、热作用下陷阱俘获电子的激发和迁移机制;概述了现有材料可能的研究方向,可为研发新的性能优异的发光材料和器件提供参考。 展开更多
关键词 荧光光谱 热释光 双钙钛矿 氧化物 稀土掺杂
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基于近红外-X射线融合光谱与非线性残差校正的大粒度煤热值PLS-AE-RR预测模型
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作者 乔一帆 刘若楠 +4 位作者 李斌 高睿 李佳轩 马维光 张雷 《光学精密工程》 北大核心 2026年第3期365-375,共11页
针对工业现场大粒径煤样难以研磨所导致的基体效应增强与光谱非线性响应加剧的问题,提出一种基于近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence,XRF)融合的PLS-AE-RR混合预测模型,旨在提升对煤炭热... 针对工业现场大粒径煤样难以研磨所导致的基体效应增强与光谱非线性响应加剧的问题,提出一种基于近红外光谱(Near-Infrared Spectroscopy,NIRS)与X射线荧光光谱(X-ray Fluorescence,XRF)融合的PLS-AE-RR混合预测模型,旨在提升对煤炭热值的在线分析精度。该方法构建了"线性基线+非线性特征提取+残差校正"三级混合架构:先采用偏最小二乘回归(Partial Least Squares,PLS)建立光谱与热值间的全局线性关系,再利用自编码器(Autoencoder,AE)从融合光谱中提取PLS难以捕获的低维非线性表征,最后通过岭回归(Ridge Regression,RR)对非线性偏差进行残差校正。实验结果表明,该方法在大粒度煤样热值预测上取得突破进展,褐煤和烟煤的测试集决定系数R^(2)分别达到0.974和0.938,平均绝对误差分别为0.233 MJ/kg和0.216 MJ/kg,性能显著优于单一PLS及其他非线性校正模型,验证了岭回归在残差拟合中的泛化优势。本文为燃煤电厂提供了免研磨、高精度的原煤热值在线分析手段,为燃料精细化管理与优化运行提供了关键技术支撑。 展开更多
关键词 光谱分析 近红外光谱 X射线荧光光谱 热值预测 大粒度煤样 非线性校正 自编码器
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基于主成分分析的混合物溶液浓度测量
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作者 王方原 汲佩萱 +2 位作者 叶松 李树 王新强 《激光杂志》 北大核心 2026年第1期90-97,共8页
传统溶液浓度的光谱测量方法依赖于溶质特征峰的识别,因此,受到背景噪声和不同溶质信号的相互干扰,传统光谱测量方法对低浓度甲醇乙醇混合物溶液的浓度测量存在困难。基于光谱线性叠加理论和数学分析方法,通过提取单种溶质溶液的特征拉... 传统溶液浓度的光谱测量方法依赖于溶质特征峰的识别,因此,受到背景噪声和不同溶质信号的相互干扰,传统光谱测量方法对低浓度甲醇乙醇混合物溶液的浓度测量存在困难。基于光谱线性叠加理论和数学分析方法,通过提取单种溶质溶液的特征拉曼光谱,实现了低浓度甲醇乙醇混合物溶液的光谱分解和重建,得到了一种可用于快速检测低浓度甲醇乙醇混合物溶液的测量方法。首先利用不同浓度的甲醇乙醇单溶质溶液拉曼光谱进行分解与重建,提取了溶质拉曼信号和背景噪声的特征光谱。随后将这些特征光谱进行正交化处理,对低浓度甲醇乙醇混合物溶液的测量光谱进行投影分解和基组变换,得到溶质光谱的强度系数。最后根据溶质光谱的强度系数与浓度的线性关系,获得各溶质的浓度信息。本方法能有效克服传统方法对于溶质光谱特征峰的依赖,即使在溶质浓度较低、特征峰被背景噪声淹没时仍然能够发挥作用。 展开更多
关键词 主成分分析 拉曼光谱 混合物溶液 数据处理
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LIBS结合最大相关最小冗余特征选择的镁合金快速分类识别
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作者 陈明方 宫宇 +4 位作者 徐向君 冯磊 王鑫浩 邱选兵 李传亮 《光学精密工程》 北大核心 2026年第4期548-558,共11页
镁合金因其低密度、高比强度和优异的耐腐蚀性能,在航空航天、汽车及电子工业中得到广泛应用。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有分析速度快、无需复杂样品制备等优势,因此在镁合金检测领域具有良好应用前景。由于LIBS光谱在不同次测量中存在... 镁合金因其低密度、高比强度和优异的耐腐蚀性能,在航空航天、汽车及电子工业中得到广泛应用。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有分析速度快、无需复杂样品制备等优势,因此在镁合金检测领域具有良好应用前景。由于LIBS光谱在不同次测量中存在较大波动,同时不同类型镁合金的光谱相似度较高,数据中还包含冗余信息,直接分类往往效果有限。本文提出基于特征选择的镁合金快速分类方法,系统对比了最大相关最小冗余(mRMR)、随机森林(RF)和光谱指数三种特征选择方法,并结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、反向传播神经网络(BPNN)和K近邻(KNN)三种分类模型,构建了多种镁合金分类模型。实验结果表明:mRMR-BPNN在仅使用180个特征的条件下,在首日和次日的数据测试中分别达到99.4%和92.5%的准确率,显著优于其他特征选择-分类器组合方法以及原始光谱直接分类方法。该方法在无需复杂前处理的条件下有效提升了模型的分类准确率与泛化能力,为镁铝合金材料的快速在线检测与质量控制提供了一种可靠分析手段,对推动LIBS技术在工业现场中的实际应用具有积极意义。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 镁合金 特征选择 机器学习
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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
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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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高光谱成像结合BiTCN-SA的马铃薯晚疫病早期识别
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作者 罗祖升 刘雨琛 +1 位作者 王晓丹 张巧杰 《山东农业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期56-65,共10页
及早识别晚疫病是控制马铃薯晚疫病发展的关键,为充分利用高光谱数据波段间特征信息,提高模型对马铃薯晚疫病早期识别的精度,本文提出一种基于双向时间卷积网络(BiTCN)融合自注意力机制(SA)的马铃薯晚疫病早期识别模型(BiTCN-SA)。BiTC... 及早识别晚疫病是控制马铃薯晚疫病发展的关键,为充分利用高光谱数据波段间特征信息,提高模型对马铃薯晚疫病早期识别的精度,本文提出一种基于双向时间卷积网络(BiTCN)融合自注意力机制(SA)的马铃薯晚疫病早期识别模型(BiTCN-SA)。BiTCN通过正向和反向卷积支路捕捉波段间相关性特征,充分利用前后波段的关联性;自注意力机制动态分配不同波段的重要性权重,提高关键波段对模型分类的贡献度。BiTCN-SA模型将自注意力与BiTCN相融合,在双向上实现局部卷积特征与全局注意力权重的结合,实现双重特征提取,提高模型识别精度。采集3个等级(健康、无症状期、症状初期)的叶片高光谱数据并建模分析,通过对比SVM、RF等机器学习方法和CNN、LSTM、TCN、BiTCN等深度学习方法,以验证本文模型优越性。结果表明,BiTCN-SA模型的收敛速度比单一TCN和BiTCN更快,且模型精度显著提高,比其他机器学习和深度学习方法,具备更强大的特征提取能力,总体准确率达到98%,且对无症状期的病叶识别率达到96%。该方法充分利用高光谱波段间的深层信息,且模型识别率相比于其他机器学习和深度学习方法有大幅提高,为马铃薯晚疫病早期预警和防治提供技术支持。 展开更多
关键词 马铃薯晚疫病 高光谱成像 早期识别 双向时间卷积网络 自注意力机制 特征提取
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基于飞秒激光的多功能材料表界面光谱探测技术
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作者 王宁芳 徐金生 +2 位作者 朱昊 李柏霖 盛志高 《光学技术》 北大核心 2026年第1期94-100,共7页
材料表界面分子结构与表界面诸多性能息息相关,因此开发超灵敏的多功能材料表界面探测技术具有重要意义。文章基于飞秒激光器,开发了一体化的多功能飞秒非线性光谱系统(和频振动光谱和二次谐波),各功能间可方便地切换,并将其应用于自组... 材料表界面分子结构与表界面诸多性能息息相关,因此开发超灵敏的多功能材料表界面探测技术具有重要意义。文章基于飞秒激光器,开发了一体化的多功能飞秒非线性光谱系统(和频振动光谱和二次谐波),各功能间可方便地切换,并将其应用于自组装十八烷基三氯硅烷单分子层、磷脂单层膜、高分子超薄膜和二维薄层材料的表界面结构与性能探测。结果表明该系统具有超高的单分子层灵敏性、相位敏感性和高时间分辨率,可探测表面分子结构、绝对取向、对称性以及超快动力学过程。该系统的一体化设计极大地提高了飞秒激光器的利用效率,为复杂材料表界面的多维度探测提供了强有力的手段。 展开更多
关键词 非线性光学 飞秒激光 表界面 光谱探测 多功能
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有机无机杂化钙钛矿薄膜的太赫兹光谱特性研究
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作者 陈宁 立凡闪 +12 位作者 郭钢祥 张瑞环 葛祺炀 王超 郭斌 王瑛辉 陈挺 叶怀储 陈旭文 仇跃鑫 赵梓辰 宋效先 姚建铨 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第1期386-395,共10页
有机-无机杂化钙钛矿材料凭借其高载流子迁移率、可调带隙及宽谱吸收等特性,在太赫兹技术领域展现出巨大潜力。文中研究了有机-无机杂化钙钛矿(PEA)_(2)PbI_(4)薄膜的太赫兹光谱特性,利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对其在0.1~2.2 THz... 有机-无机杂化钙钛矿材料凭借其高载流子迁移率、可调带隙及宽谱吸收等特性,在太赫兹技术领域展现出巨大潜力。文中研究了有机-无机杂化钙钛矿(PEA)_(2)PbI_(4)薄膜的太赫兹光谱特性,利用太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)对其在0.1~2.2 THz频段的光电响应进行表征。实验结果表明,通过优化旋涂工艺制备的薄膜在1.5 THz处呈现显著吸收峰,介电损耗低至1.72,折射率达2.85,且在<1 THz频段具有>90%的高透射率。X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析证实,1 500 r/min转速制备的样品具有高度有序的(00h)晶面取向和最低缺陷密度,其1.5/1.8 THz双峰吸收结构源于Pb-I骨架振动与层间耦合的协同作用。本研究为钙钛矿基太赫兹调制器、探测器及滤波器的设计提供了关键参数和理论依据。 展开更多
关键词 有机-无机杂化钙钛矿 太赫兹光谱特性 太赫兹时域光谱技术 光电性能
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激光脉冲宽度对激光诱导击穿光谱强度和烧蚀形貌的影响
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作者 祁言兵 孙衡 +1 位作者 栗文卓 周卫东 《强激光与粒子束》 北大核心 2026年第2期27-33,共7页
对比研究了在纳秒脉冲激光激发的传统共线双脉冲(DP)激发模式及微秒加纳秒脉冲激光激发的长短共线双脉冲激发模式下,双脉冲间延时、光谱采集延时和激光能量对激光诱导击穿光谱(LIBS)增强及其变化规律的影响,探讨分析了这两种不同双脉冲... 对比研究了在纳秒脉冲激光激发的传统共线双脉冲(DP)激发模式及微秒加纳秒脉冲激光激发的长短共线双脉冲激发模式下,双脉冲间延时、光谱采集延时和激光能量对激光诱导击穿光谱(LIBS)增强及其变化规律的影响,探讨分析了这两种不同双脉冲激光激发模式下样品表面烧蚀形貌的差异及成因。研究结果表明传统共线DP-LIBS谱线强度在0~2μs短延时内迅速增加,并在2~14μs较长延时范围内谱线强度都比较高,其最佳脉冲间延时约为4μs。而长短共线DP-LIBS光谱的最佳脉冲间延时约为25μs,取决于长脉冲激光峰值功率位置。在传统共线DP-LIBS中,相较于第一束激光,改变第二束激光的能量时,LIBS光谱增强变化更为显著。而长短共线DP-LIBS中,随着长脉冲激光能量增加,有利于样品加热和表面改性,光谱强度增强,但长脉冲能量过高会导致样品熔融和材料飞溅,反而会削弱第二束短脉冲激光的烧蚀效果并降低光谱强度。进一步对烧蚀形貌分析发现,传统共线DP-LIBS形成烧蚀坑的较深,而长短共线DP-LIBS则易于产生更大烧蚀斑。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 双脉冲 脉冲宽度
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基于TDLAS技术的火焰实时测温方法研究
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作者 赵靖蓉 张中印 +2 位作者 钟国强 祝捷 唐大伟 《热科学与技术》 北大核心 2026年第1期98-106,共9页
针对高温燃烧场温度实时测量以及燃烧火焰跳动造成的温度测量结果不准确问题,基于可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,以水分子为目标气体,根据HITRAN数据库和谱线对选取原则,选择其在71... 针对高温燃烧场温度实时测量以及燃烧火焰跳动造成的温度测量结果不准确问题,基于可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,以水分子为目标气体,根据HITRAN数据库和谱线对选取原则,选择其在7185.6 cm^(-1)和6804.4 cm^(-1)处的吸收谱线作为测温谱线对,设计并搭建了实时在线、非接触测试的直接吸收光谱技术时分复用系统。利用该系统对火焰温度进行测量,并使用基于LabVIEW语言的数据采集卡对数据进行采集和处理,获得了火焰温度随时间的实时测量结果以及火焰跳动的频谱特性。结果表明:该测量系统能够消除火焰跳动造成的温度测量影响;系统测温的结果与热电偶测量结果具有很好的一致性,测量误差在5%以内,验证了该实验系统的可行性。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 高温燃烧场 温度测量 时分复用 实时监测
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基于CARS-1D-CNN与Vis/NIRS的贡梨SSC检测温度校正方法
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作者 吴至境 刘富强 +1 位作者 欧阳爱国 刘燕德 《食品科学》 北大核心 2026年第4期39-48,共10页
本研究针对可见-近红外光谱(visible/near infrared spectroscopy,Vis/NIRS)检测贡梨可溶性固形物含量(soluble solid contents,SSC)时易受样品温度波动干扰的问题,采用一种融合竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted... 本研究针对可见-近红外光谱(visible/near infrared spectroscopy,Vis/NIRS)检测贡梨可溶性固形物含量(soluble solid contents,SSC)时易受样品温度波动干扰的问题,采用一种融合竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)和一维卷积神经网络(1D convolutional neural network,1D-CNN)回归模型的温度校正方法,并设置6个温度梯度(5、10、15、20、25、30℃)进行验证。模型输入中引入温度标签作为辅助变量,有助于神经网络感知并适应不同温度条件下的光谱变化,从而提升模型对温度扰动的鲁棒性。将该方法与全局校准、广义最小二乘加权法(generalized least squares weighting,GLSW)、外部参数正交法(external parameter orthogonal,EPO)等温度校正方法进行对比验证。结果显示,CARS-1D-CNN在预测精度与鲁棒性方面优于EPO等传统方法,预测集的相关系数(Rp)和均方根误差分别达到0.885 9和0.548 3。相比本研究中的传统方法EPO,CARS-1D-CNN相关系数提升了2.96%,预测均方根误差降低了2.73%。该方法有效减轻了温度对光谱模型的干扰,提高了模型的稳定性和预测性能。 展开更多
关键词 竞争性自适应重加权采样-一维卷积神经网络 可见-近红外光谱 可溶性固形物含量 温度校正
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Cavity ring-down spectroscopy CO gas sensor integrating principal component analysis with savitzky-golay filtering
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作者 GUO Zi-long SHI Cheng-rui +4 位作者 DONG Yuan-yuan ZHANG Lei SUN Xiao-yuan SUN Jing-jing ZHOU Sheng 《中国光学(中英文)》 北大核心 2026年第1期179-189,共11页
The Savitzky-Golay(SG)filter,which employs polynomial least-squares approximations to smooth data and estimate derivatives,is widely used for processing noisy data.However,noise suppression by the SG filter is recogni... The Savitzky-Golay(SG)filter,which employs polynomial least-squares approximations to smooth data and estimate derivatives,is widely used for processing noisy data.However,noise suppression by the SG filter is recognized to be limited at data boundaries and high frequencies,which can significantly reduce the signal-to-noise ratio(SNR).To solve this problem,a novel method synergistically integrating Principal Component Analysis(PCA)with SG filtering is proposed in this paper.This approach avoids the is-sue of excessive smoothing associated with larger window sizes.The proposed PCA-SG filtering algorithm was applied to a CO gas sensing system based on Cavity Ring-Down Spectroscopy(CRDS).The perform-ance of the PCA-SG filtering algorithm is demonstrated through comparison with Moving Average Filtering(MAF),Wavelet Transformation(WT),Kalman Filtering(KF),and the SG filter.The results demonstrate that the proposed algorithm exhibits superior noise reduction capabilities compared to the other algorithms evaluated.The SNR of the ring-down signal was improved from 11.8612 dB to 29.0913 dB,and the stand-ard deviation of the extracted ring-down time constant was reduced from 0.037μs to 0.018μs.These results confirm that the proposed PCA-SG filtering algorithm effectively improves the smoothness of the ring-down curve data,demonstrating its feasibility. 展开更多
关键词 cavity ring-down spectroscopy CO gas sensor principal component analysis Savitzky-Golay filter
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大数值孔径宽谱段高光谱成像仪光学系统
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作者 林静 胡文 +3 位作者 吴骕 郑珊珊 凌湛钧 于磊 《红外与激光工程》 北大核心 2026年第1期248-255,共8页
高光谱成像技术可以为化学工程等各类精细定量监测场景提供有效的新型观测方法。设计了一种具备高通量和高分辨率的Offner型高光谱成像仪系统,通过在入射狭缝和准直镜之间引入一组透镜,降低系统中固有像散的影响,同时减短狭缝到准直镜... 高光谱成像技术可以为化学工程等各类精细定量监测场景提供有效的新型观测方法。设计了一种具备高通量和高分辨率的Offner型高光谱成像仪系统,通过在入射狭缝和准直镜之间引入一组透镜,降低系统中固有像散的影响,同时减短狭缝到准直镜之间的距离,有效压缩系统体积并保持Offner型结构的优越光学性能。系统采用物方远心的独立模块设计,工作波段为400~1 000 nm,数值孔径≥0.17,在55线对的奈奎斯特频率下全视场的边缘和中心波长MTF值高于0.4,光谱分辨率达到2.7 nm,可匹配各类前置望远和成像镜组,结构紧凑。这种紧凑型高光谱成像仪可为化工过程监测、环境监测、原料状态和表面缺陷检测、杂质筛查等应用提供良好的基础。 展开更多
关键词 成像光谱仪 高光谱 宽谱段 监测
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基于机器学习的复合材料层合板缺陷智能检测与性能预测
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作者 牛中原 《山东工业技术》 2026年第1期113-120,共8页
针对复合材料层合板缺陷人工检测效率低、预测精度不足的问题,提出一种基于机器学习的智能检测与性能预测方法。首先构建集成机器视觉、超声扫描与脉冲热成像的协同数据采集系统,获取层合板表面与内部状态的互补信息。其次设计融合多尺... 针对复合材料层合板缺陷人工检测效率低、预测精度不足的问题,提出一种基于机器学习的智能检测与性能预测方法。首先构建集成机器视觉、超声扫描与脉冲热成像的协同数据采集系统,获取层合板表面与内部状态的互补信息。其次设计融合多尺度特征与对比损失的卷积神经网络,用于鲁棒提取缺陷的深层语义与浅层细节特征;并采用迁移学习策略优化YOLOv7网络,实现对内部脱层、冲击损伤等缺陷的精准定位。最后,构建图神经网络与梯度提升回归树相结合的GNN-GBRT混合模型,将缺陷的形态、类型与空间分布映射至材料宏观力学性能,实现剩余强度的智能预测。基于350组样本的实验结果表明:优化后的YOLOv7模型平均精度达96.8%,较传统超声方法提升32.1%;GNN-GBRT模型对拉伸强度的预测平均绝对误差控制在4.7%以内。该方法在低对比度缺陷与复杂纤维纹理背景下仍保持高定位精度与强抗干扰能力,为复合材料结构健康管理提供了高效可靠的数据驱动解决方案。 展开更多
关键词 机器学习 YOLOv7网络 迁移学习 GNN-GBRT模型 拉伸强度 复合材料层合板 缺陷检测 多尺度特征
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基于太赫兹成像结合压缩感知与超分辨的葵花籽饱满度检测 被引量:1
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作者 李斌 谢立明 +3 位作者 黎艳兵 杨金丽 吴建 欧阳爱国 《农业工程学报》 北大核心 2025年第3期263-271,共9页
太赫兹成像技术虽已被证实能够用于检测葵花籽内部品质,然而其成像速度较为缓慢,难以实现切实且迅速的检测。为了实现对葵花籽饱满度的快速检测,该研究将压缩感知与注意力增强超分辨率生成对抗网络(A-ESRGAN)模型相结合应用于太赫兹成... 太赫兹成像技术虽已被证实能够用于检测葵花籽内部品质,然而其成像速度较为缓慢,难以实现切实且迅速的检测。为了实现对葵花籽饱满度的快速检测,该研究将压缩感知与注意力增强超分辨率生成对抗网络(A-ESRGAN)模型相结合应用于太赫兹成像领域。首先,选用压缩采样匹配追踪(compressive sampling matching pursuit,CoSaMP)重构算法来验证不同测量矩阵的性能,根据最佳综合性能选取高斯矩阵作为测量矩阵。其次,通过比较基于交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)结合全变分(total variation,TV)正则化(ADMM_TV)和子空间追踪(subspace pursuit,SP)等5种重构算法的峰值信噪比和重构时间等评价指标评估图像重建质量。结果表明ADMM_TV在峰值信噪比、均方误差、结构相似性指数表现最佳,自然图像质量评估器在测量比例超过6.0%最低,尽管重构时间无明显优势,但综合表现优于其他算法。最后,运用多尺度注意力增强超分辨率生成对抗网络(A-ESRGANmulti)模型对压缩感知不同采样率的重构图像进行处理,其效果优于真实图像增强超分辨率生成对抗网络(RealESRGAN)和单尺度注意力增强超分辨率生成对抗网络(A-ESRGAN-single),提升了图像质量,使边缘对比度得以提高,为后续的图像分割提供了便利。研究表明,压缩感知与A-ESRGAN-multi模型相结合用于检测葵花籽饱满度是可行的,验证集的饱满度误差平均为2.50%,最大检测误差为6.41%。综上所述,将压缩感知与A-ESRGAN-multi模型相结合,能够有效地节省82.5%的采样时间,为葵花籽的品质检测开辟了新的途径。 展开更多
关键词 葵花籽 压缩感知 A-ESRGAN-multi 饱满度 太赫兹成像 模型
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基于均匀插值的浮游藻类规范光谱库构建方法及应用 被引量:1
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作者 张小玲 王思琦 +5 位作者 赵南京 殷高方 董鸣 王翔 张胜俊 陈玮杰 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1225-1235,共11页
浮游藻类是海洋生态系统中最重要的生产者。离散三维荧光光谱法解决了连续三维荧光光谱仪运行条件要求高的问题,能够满足浮游藻类的在线与原位监测需求。但活体荧光不稳定性以及色素组成相似性导致的不同藻类光谱之间离散三维荧光光谱... 浮游藻类是海洋生态系统中最重要的生产者。离散三维荧光光谱法解决了连续三维荧光光谱仪运行条件要求高的问题,能够满足浮游藻类的在线与原位监测需求。但活体荧光不稳定性以及色素组成相似性导致的不同藻类光谱之间离散三维荧光光谱差异降低的问题,限制了浮游藻离散三维荧光光谱法的实际应用。本工作研究了不同生境条件下硅藻和甲藻三维荧光光谱特征,分析了常见的浓度归一化平均值(以下称平均法)规范光谱库构建方式的局限性,在此基础上提出了一种基于均匀插值的规范光谱库构建方法。通过实验分别研究了浮游藻类规范光谱库的最佳插值范围和最优插值数目,结果表明,M±2S范围的平均覆盖率达88%,平均相关系数达0.98,是光谱库的最优插值的范围。当插值数目为10条时,测量准确性比平均法提高了近13%,运算时间为0.4948 s,是兼顾准确性和运算效率的最优插值数目。基于此,构建基于均匀插值的硅藻和甲藻类规范光谱库,结合最小二乘多元线性回归分析,对实验室配置的浓度已知藻类样品进行三维荧光光谱解析,并与平均值法解析结果进行比较。结果表明,采用均匀插值法构建的规范光谱库,对5种不同浓度梯度藻样本的测量值与标准叶绿素a浓度之间的相关系数(k值)范围为0.828~1.149,决定系数(R2)在0.616~0.953之间。对硅藻门识别失败的样本数量从平均值法的21个显著减少至仅2个,对硅藻和甲藻的解析相对误差平均值分别为36.9%和30.7%,较平均值法分别降低了20.6%和19.0%,表明基于均匀插值的规范光谱库构建方法非常有效地提高了硅藻和甲藻的定量解析精度。将此建库方式分别扩展至蓝藻、绿藻和隐藻,并应用于海水叶绿素原位监测仪(AFA)的南海试验。本研究为浮游藻类快速准确测量提供了一种有效的技术方法,也为未来海洋生态监测和环境保护提供了有力的科学支撑。 展开更多
关键词 浮游藻类 荧光法 光谱库构建 均匀插值 生态安全
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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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多层深度学习模型驱动的水质COD测量研究 被引量:1
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作者 郑培超 何浩楠 +7 位作者 陈述斌 李海娟 侯艳 李成林 阮伟 杨琴 王金梅 李彪 《中国无机分析化学》 北大核心 2025年第5期618-627,共10页
有机物污染严重威胁着水资源生态系统,并直接危害人类健康。化学需氧量(COD)作为评估水体污染程度的重要指标,其准确预测对于有效的水质管理和环境保护至关重要。然而,由于水质序列的非线性和非平稳性特征,传统的预测模型在准确性上存... 有机物污染严重威胁着水资源生态系统,并直接危害人类健康。化学需氧量(COD)作为评估水体污染程度的重要指标,其准确预测对于有效的水质管理和环境保护至关重要。然而,由于水质序列的非线性和非平稳性特征,传统的预测模型在准确性上存在局限。此外,将深度学习网络与元启发式算法结合的性能尚未得到充分验证。为了克服这些挑战,提出了一种创新的多层深度学习模型,用于提高紫外-可见吸收光谱技术在COD测量中的预测精度。模型融合了卷积神经网络(CNN)以提取光谱的空间特征,双向长短期记忆网络(BiLSTM)以捕捉数据的时间依赖性,以及注意力机制(Attention)以增强对关键信息的识别。通过鲸鱼优化算法(WOA)对超参数进行优化,显著提升了预测性能。结果表明,模型在测试集上的决定系数(R2)为0.9601,均方根误差(RMSE)为0.1339,平均绝对误差(MAE)为0.1092,显著提高了COD预测的精确度和鲁棒性。未来的研究将探索集成更多环境变量,以开发更为全面的深度学习模型,进一步推动水质监测与管理技术的发展。 展开更多
关键词 光谱学 化学需氧量 深度学习 超参数优化 水质检测
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