采用主成分分析结合相关系数法提高苯及其同系物含量预测结果的准确度

采用短波近红外光谱法对苯及其同系物进行了检测,研究了多组分近红外光谱主成分的特点和物理意义。指出前几个主成分和此多组分混合物的相关系数曲线十分相似,给予理论证明并指出了成立的条件。主成分结合相关系数法可以鉴别出系统高频噪声,扣除这部分噪音可有效地提高预测模型的预测准确度。     

近红外光谱分析技术在肥料成分分析中的应用及前景

近红外光谱是一种快速、无损、可实现多组分同时测定的分析技术.本文简要介绍了近红外光谱的发展、测量原理、技术特点,并对近年来近红外光谱技术在肥料成分分析中的应用及前景进行了总结.近红外光谱在肥料成分分析中的应用范围比较狭窄,主要集中在两个方面:一是利用近红外反射光谱(NIRs)分析技术快速测定各种畜禽粪便主要肥料成分含量;二是应用近红外光谱技术在土壤及土壤肥料学科中的应用;只有极少量的关于混合(复合)肥料的研究.随着近红外光谱技术的不断成熟.除了应用范围将不断拓宽之外,相信对于目前较为空白的应用机理的研究也将越来越深入、细致及严谨.     

近红外光谱相关系数法用于快速检测药品的质量

对近红外光谱相关系数法检测药品质量变化的效果进行了研究,并考察了相关系数方法对同一品种药品来自不同厂家生产的样品的区分能力进行了计算,还研究了在不同仪器上、由不同人员测定光谱时相关系数方法的识别能力。本文还对计算相关系数时的光谱预处理方法和谱段等参数进行了探讨,提供了建议性的参数条件,为近红外光谱相关系数方法用于药品质量快速分析提供参考。     

近红外光谱技术在微生物检测中的应用进展

近红外光谱作为一种无损检测技术被广泛应用于农业、制药、食品等领域的多组分品质快速监测。微生物的快速准确检测,在临床诊断、制药和食品加工等领域一直是一个难题。微生物菌体细胞壁、细胞膜及细胞内生物大分子和水的近红外光谱具有高度特异性,因此可以使用近红外光谱快速识别和分类不同的微生物。通过对相关文献的归纳整理与分析提炼,对近红外光谱技术在微生物检测中的研究进展做综述。对微生物的基本知识和近红外光谱技术鉴定微生物的基本原理进行了介绍,并重点综述了近红外光谱技术在微生物分类、食源性微生物检测和成像微生物检测等方面的国内外研究进展,最后对近红外光谱技术目前存在的问题和未来的应用前景进行了展望,以期为今后在微生物检测领域更好地利用近红外光谱提供参考。     

PLS-GRNN法近红外光谱多组分定量分析研究

研究了偏最小二乘(partial least squares,PLS)与广义回归神经网络(generalized regression neural networks,GRNN)联用在近红外光谱多组分定量分析中的应用.以饲料样品为实验材料,采用PLS-GRNN法建立了饲料中水溶性氯化物、粗纤维、脂肪三项组分含量近红外光谱定量分析模型.马氏距离法剔除强影响点和奇异点,用PLS法将原始数据压缩为主成分,取8个主成分吸收峰与4个原始图谱特征峰值输入GRNN网络,网络光滑因子σi为0.1.PLS-GRNN模型对样品3个组分含量的预测决定系数(r2)分别为:0.984 0,0.987 0,0.983 0;样品平行扫描光谱预测值的标准偏差分别为:0.003 26,0.065 5,0.031 4.结果表明所建PLS-GRNN模型通过近红外光谱能够准确预测饲料中水溶性氯化物、粗纤维、脂肪三项组分含量,为近红外光谱进行多组分定量分析提供了新思路,同时为解决近红外快速检测技术在预测组分含量较低的样品时误差相对较大的问题提供了可靠的方法.     

基于便携式近红外光谱仪的重金属离子定量分析研究

近红外光谱分析技术凭借分析速度快、样品预处理简单等特点,被广泛用于农业、医药、环境、石油化工等领域。为实现高效率的现场检测,便携式的近红外光谱仪越来越备受关注。由于近红外光谱分析技术能够对多组分同时进行测定,因此在该研究中使用便携式近红外光谱仪探索同时对稀溶液中多种重金属离子定量分析的可行性。使用胺基改性聚合淀粉富集水中的镍离子和铜离子,然后使用便携式近红外光谱仪直接采集胺基改性聚合淀粉的近红外漫反射光谱,再借助光谱预处理方法和偏最小二乘回归法建立模型,最后通过交叉验证和外部验证证明所建立模型的稳定性。结果表明,在其他干扰离子存在下,氨基改性聚合淀粉仍能分别以99.5%和99.8%高效率地富集稀溶液中的镍离子和铜离子。便携式光谱仪采集的近红外漫反射光谱分别经连续小波变换和多元散射校正结合卷积求导光谱预处理之后,使用偏最小二乘回归能够得到相关系数分别为0.981 9和0.965 4的稳健模型,实现了对稀溶液中镍离子和铜离子的同时测定,并且检测到的镍离子和铜离子的最低浓度均为3.0 mg·L-1。该方法不仅提高了近红外光谱分析技术的检测灵敏度,同时也表明了便携式近红外光谱仪对多种重金属离子同时定量分析的可行性,是一种拓宽近红外光谱分析技术的有益探索。     

多成分有机气体的近红外光谱定量检测方法

在环境检测领域,运用近红外光谱分析技术对多成分挥发性有机物进行连续的在线监测具有重要意义。本文分析了三种挥发性有机物——丙烷、丙烯和甲苯的近红外光谱特征和丙烯浓度与吸光度的线性关系,采用线性回归建模方法——偏最小二乘法对丙烷、丙烯和甲苯混合气体存在特征吸收的近红外光谱(1620~1750 nm)进行了建模分析,基于该模型预测了验证集样品中三种气体的含量,并对模型进行了评价。实验结果表明,近红外光谱技术可以方便、准确的定量分析有机性挥发气体的多组分含量,可以应用于多成分挥发性有机物的连续在线监测。     

短波近红外光谱法同时测定分析水中的麦芽糖、乳糖和蔗糖

用紫外-可见分光光度计的短波近红外光谱区域（800—1100nm）,测量了3种二糖麦芽糖、乳糖和蔗糖混合水溶液的近红外光谱,并用偏最小二乘方法建立了同时定量分析水溶液中麦芽糖、乳糖和蔗糖的模型,并对光谱数据预处理方法进行了讨论。通过对校正集样品的建模和对预测集样品的检验,结果良好。对浓度范围分别在0—60mg·L^-1,0—12mg·L^-1,0—60mg·L^-1的麦芽糖、乳糖和蔗糖预测模型相关系数分别为0.9904、0.9971和0.9926,模型交叉检验均方差分别为0.0213、0.2525和0.1859。预测集相对标准偏差分别为3.54%、3.55%和3.32%。并将此模型应用在简单成份的实际样品中进行了初步探索。该方法对同时定量分析多组分体系,具有简便、快速价廉、易于推广应用等优点。     

近红外透射光谱的动物全血鉴别

在进出口检测检疫部门,血液制品的检验与分类是件重要且复杂的事情。对于全血样品,开放式的采集可能带来污染,且血样中的致病因子可能会对检测人员造成危害。因此急需非接触式的全血分类鉴别方法。常用流式细胞术中的光谱方法由于需要对血细胞进行采样,所以无法在非接触全血分类鉴定中采用。红外吸收光谱学是一种可用来分析样品分子结构和化学键的技术,可以在不直接接触样品的情况下对样品进行探测。为寻找一种可实现非接触式血液样品种属差异性状探测的可行光谱方法,采用近红外谱段(4 497.669～7 506.4 cm-1)对犬猫鸡三类常见动物全血样品进行了透射光谱测量。结果发现所测样品均在5 184～5 215 cm-1之间有个明显的吸收峰,在7 000 cm-1附近有个较平缓的吸收峰,且同种动物个体之间的透射光谱分布相似,只在整体透射率上有些差别。采用相关系数比较三类动物全血样品近红外透射光谱的区别,计算得出同种动物不同个体光谱曲线的相关系数均大于0.99,而不同种动物光谱曲线的相关系数在0.509 48～0.916 13之间。其中鸡与猫光谱曲线的相关系数在0.857 23～0.912 44之间;鸡与犬光谱曲线的相关系数在0.509 48～0.664 82之间;猫与犬光谱曲线的相关系数在0.872 75～0.916 13之间。犬猫同属哺乳纲,两者全血的近红外透射光谱相关系数比犬鸡或猫鸡非同纲动物的大,即光谱曲线的相似度更高。研究结果表明近红外透射光谱是一种非接触式动物全血鉴别的可行方法。     

岩性不同的含水岩石近红外光谱特征对比分析

对不同岩性的岩石构建近红外光谱含水量反演模型过程中,其特征集是否会因岩性不同而变化,是建模时必须面对的关键问题。针对该问题,首先利用深部软岩水理作用智能测试系统进行了岩石吸水室内实验,分别采集了砾岩、粉砂岩、夯土不同时刻3种不同岩性的含水岩石的近红外光谱各为51条、 106条和149条;然后,采用一阶导数法对原始光谱进行预处理,消除环境干扰等对光谱的影响;接着,采用几何特征法提取光谱特征,进行归一化处理,消除量纲和变化幅度不同带来的影响;分析了初始特征变量之间以及初始特征变量与含水量之间的相关程度,并通过抑制阈值大小,剔除冗余特征,得到了两个强相关谱段处的特征变量;最后利用最大信息系数(MIC)值作为度量标准,对比分析了不同岩性的含水岩石近红外光谱的特征选择结果,以期评价岩性对含水岩石光谱特征的影响。结果表明:(1)砾岩、粉砂岩、夯土三种含水岩石的近红外光谱在1 400和1 900 nm附近都有着明显的吸收峰,且随着含水量的变化,吸收强度越来越强,与含水量大小有明显的相关性;(2)对比砾岩、粉砂岩、夯土近红外光谱特征变量与其含水量的最大相关系数MIC值,表明夯土的近红外光谱与含水量之间的相关性最强;(3)不同岩性的近红外光谱各个特征值与含水量的相关程度不同,具体表现为在1 400 nm附近峰高、右肩宽与含水量都具有较高相关系数,只是相关性大小会因岩性不同而不同, 1 900 nm附近的右肩宽和峰面积与含水量都具有较高相关系数,且右肩宽的相关程度高于峰面积;(4)不同岩性的含水岩石介质近红外光谱的特征变量与含水量相关性具有相似规律:峰高、右肩宽、峰面积是相关程度最高的三个特性。     

相关阵在抑制局部相关噪声中的应用

本文提出用阵元间互相关作为基元加权求和形成波束(相关阵)，并给出用来抑制线阵局部强相关干扰的一种权向量实现方法。海上试验数据处理结果表明，利用本文提出的权向量实现相关阵比CBF阵有较高的信噪比增益和较好的抗噪声干扰能力。     

Correlation analysis of the beam angle dependence for elastography

Signal decorrelation is a major source of error in the displacements estimated using correlation techniques for elastographic imaging. Previous papers have addressed the variation in the correlation coefficient as a function of the applied compression for a finite window size and an insonification angle of zero degrees. The recent use of angular beam-steered radio-frequency echo signals for spatial angular compounding and shear strain estimation have demonstrated the need for understanding signal decorrelation artifacts for data acquired at different beam angles. In this paper, we provide both numerical and closed form theoretical solutions of the correlation between pre- and post-compression radio-frequency echo signals acquired at a specified beam angle. The expression for the correlation coefficient obtained is a function of the beam angle and the applied compression for a finite duration window. Accuracy of the theoretical results is verified using tissue-mimicking phantom experiments on a uniformly elastic phantom using beam-steered data acquisitions on a linear array transducer. The theory predicts a faster decorrelation with changes in the beam or insonification angle for longer radio-frequency echo signal segments and at deeper locations in the medium. Theoretical results provide useful information for improving angular compounding and shear strain estimation techniques for elastography.     

On the correlation of nonlinear variables containing secular trend variations： numerical experiments

Due to global warming, the general circulation, underlying surfaces characteristics, and geophysical and meteorological elements all show evident secular trends. This paper points out that when calculating the correlation of two variables containing their own obvious secular trends, the interannual correlation characteristics between the two variables may be distorted （overestimated or underestimated）. Numerical experiments in this paper show that if two variables have opposite secular trends, the correlation coefficient between the two variables is reduced （the positive correlation is underestimated, or the negative correlation is overestimated）; and if the two variables have the same sign of secular trends, the correlation coefficient between the two variables is increased （the positive correlation is overestimated, or the negative correlation is underestimated）. Numerical experiments also suggest that the effect of secular trends on the interannual correlation of the two variables is interchangeable, that is to say, as long as the values of the two trends are not changed, the two variables interchange their positions, and the effect of the secular trends on the interannual correlation coefficient of the two variables remains the same. If the two variables have the same-（opposite-） sign trends, the effect of secular trends on the interannal correlation coefficient is more （less） distinctive. A meteorological example is given.     

On curve fitting by the utmost correlation method

Summary A method is discussed for the fitting of experimental curves in cases in which a scale factor on the vertical axis can be omitted. It consists of maximizing the correlation coefficient between curve and fitting function. A relationship between chi-square and correlation coefficient is obtained, which shows the equivalence between least square and correlation methods. This relationship, moreover, allows us to utilize the chi-square reliability test when the correlation coefficient is found. An exemplifying application to M?ssbauer spectroscopy is presented. To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.     

浅海孤子内波对水平纵向相关性的影响*

基于理论和模型仿真对孤子内波存在下的水平纵向相关系数的变化进行了研究。理论上推导出浅海孤子内波存在情况下的声场水平纵向相关系数随时间的变化规律,并且运用二维抛物方程模型（Ram）验证理论推导结果。结果表明,孤子内波会导致水声纵向相关系数的变化,并且水平纵向相关系数的变化是由于简正波的干涉所导致。我们给出特定环境下的水平纵向相关系数随时间变化的结果,当环境中第一、二号简正波占主导地位时,水平纵向相关系数会呈现出周期变化的结果。     

模板匹配技术在玫瑰扫描亚图像目标识别中的应用

介绍了用模板匹配的方法在玫瑰扫描亚图像中识别目标。通过设计一目标匹配模板 ,用这个模板对二值图进行匹配处理 ,根据输出相关值识别目标。实际应用表明 ,模板匹配技术可以在亚图像中有效去除干扰假目标和大块背景 ,给出视场中物体为待识目标的可信度图像 ,从而达到识别目标的目的 ,并且具有速度快、准确度高的优点。     

加性信号调制下指数形式关联噪声驱动的单模激光的光强关联时间

采用线性化近似,计算了加性信号调制下的由具有指数关联的两白噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间.发现两噪声间关联程度对光强关联时间随噪声强度的变化曲线有很大的影响,两噪声间关联程度取不同值时,光强关联时间随噪声强度的变化曲线中将出现极大值(即出现共振) 或极小值(即出现抑制) .     

基于移动窗口相关系数光谱法的白酒品牌快速判别技术研究

为满足白酒品牌判别领域快速检测的迫切需求,提出了一种以紫外光谱为输入,移动窗口相关系数法为手段的白酒品牌快速判别新方法。研究以海之蓝酒作为对象品牌,实验结果显示各批次海之蓝酒在实验波长区间存在较高的吻合一致性,基于紫外光谱原始谱图的相关系数值和基于移动窗口光谱计算所得的相关系数值均达到0.99以上。由于其他洋河系列白酒与海之蓝酒均属于洋河酒厂生产,原料来源、生产制备工艺等存在较高的相似性,此时若仅使用紫外光谱原始谱图数据结合相似度算法进行品牌判别,则定量化的判别区分存在一定困难。移动窗口法可有效提高谱图细节差异,突出光谱在特征谱段的形状、强度、变化趋势差异,提高实验谱图在细节结构差异辨认分析能力。经过研究筛选,发现以移动窗口相关系数结合紫外光谱特征谱段(270～295 nm)可提高洋河系列酒间的谱图差异,实现这种有较高相似性白酒品牌的判别区分。此外,市售六种其他品牌白酒及乙醇作为对照组,进一步论证了该方案的可行性。该研究的创新之处在于提出了一种移动窗口相关系数光谱法进行白酒品牌快速判别分析的新思路,该方法同时具备速度快,操作简便等优点,具有较高的实际应用潜在价值,并可为其他食品的质量安全判别分析研究提供借鉴。     

Mie散射激光雷达研究大气边界层特性

基于Mie散射大气激光雷达,应用Klett算法对回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数。然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参数。对比雷达实测数据与探空气球所测数据,证明二者存在较好相关性。基于实测数据讨论了四川盆地大气边界层特性对气候的影响。     

Heat transfer and force balance approaches in bubble dynamic study during subcooled flow boiling of water–ethanol mixture

In this paper, the subcooled flow boiling heat transfer coefficient of pure water, water–ethanol mixture and pure ethanol is determined experimentally in horizontal rectangular channels for various parameters like heat flux, mass flux and channel inlet temperatures. Flow visualization is carried out using high speed camera. The bubble departure diameter, growth period and waiting period of bubbles are determined. Correlations are developed for subcooled flow boiling Nusselt number of water–ethanol mixture based on force balance approach and heat transfer approach. The parameters considered for correlation are grouped as dimensionless numbers by Buckingham π-theorem. The significance of each dimensionless number on heat transfer coefficient is discussed. The correlations developed for subcooled flow boiling heat transfer coefficient are validated with the experimental data. They are found to be in good agreement with the experimental data. It is found that the correlation based on force balance approach predicts the subcooled flow boiling Nusselt number well when compared with that of heat transfer approach correlation.