光谱预处理方法选择研究

复杂样品光谱信号往往会受到杂散光、噪声、基线漂移等因素的干扰,从而影响最终的定性定量分析结果,因此通常需要在建模前对原始光谱进行预处理。目前已有的光谱预处理方法包括很多种,如何寻找合适的预处理方法是很棘手的问题。一种途径是观察光谱信号特点选择预处理方法（visual inspection）,另一种途径是根据建模性能的优劣反过来选择预处理方法（trial-and-error strategy）。前者无需建模,更具有解释性,但是有时会由于选择者主观的因素导致错误的结果;后者无需观察光谱特点,但需要考察大量的预处理方法,对大数据集比较费时。因此需要探讨哪种选择方式更科学与合理。本研究采用9组数据,通过对10种预处理方法的120种排列组合来探讨预处理的必要性及预处理方法的选择。首先,优化偏最小二乘（PLS）的因子数及一阶导数、二阶导数、SG平滑的窗口参数,连续小波变换（CWT）的小波函数和分解尺度。然后把无预处理及一阶导数、二阶导数、CWT、多元散射校正（MSC）、标准正态变量（SNV）、SG平滑、中心化、Pareto尺度化、最大最小归一化、标准化10种预处理方法按照背景校正、散射校正、平滑和尺度化的顺序进行排列组合,得到120种预处理及其组合方法。最后对不同数据及相同数据的不同组分分别进行120种预处理,分析光谱信号特点及预处理后PLS建模的预测均方根误差值（RMSEP）。结果表明,相比观察光谱信号特点,根据光谱与预测组分的建模效果可以更为准确地选择最佳预处理方法。对于多数数据,采用合适的预处理方法可以提高建模效果;对于不同的数据集,因为其数据集信息和复杂性不同,所以其最佳预处理方法也不同;对于相同数据集,即使光谱相同,但不同组分的预处理方法也不相同。因此,不存在普适性的最佳预处理方法,最佳预处理方法除了与光谱有关,还与预测组分有关。通过对已有预处理方法按照预处理目的进行分类再排列组合是选择最佳预处理方法的一种有效途径。     

基于密度泛函理论的DBDS与DBS对铜绕组腐蚀性能对比研究

二苄基二硫醚(DBDS)与二苄基硫醚(DBS)是变压器内部主要腐蚀性硫化物,能腐蚀铜绕组,破坏变压器的安全运行.为从微观层面探究两者腐蚀性能的差异,基于密度泛函理论(DFT)对DBDS与DBS的腐蚀性能进行对比研究.计算了DBDS/Cu(110)吸附模型与DBS/Cu(110)吸附模型的功函变化,发现DBDS/Cu(110)的功函变化ΔΦ_1(-0.388 eV)绝对值要小于DBS/Cu(110)功函变化ΔΦ_2(-1.118 eV)绝对值,说明DBS更易吸附Cu(110)表面;DBDS在Cu(110)表面的吸附能E_(ads1)为8.571 eV,DBS在Cu(110)表面吸附能E_(ads2)为6.077 eV,表明两者都不能自发吸附,需要从外界吸热才能吸附,且DBS从外界获取能量更少,更容易吸附.同时比较了DBDS分子与DBS分子前线轨道分布以及HOMO轨道与LUMO轨道能量差,计算了DBDS分子与DBS分子的电负性,结果表明:DBDS电负性大小为3.132 eV,DBS电负性大小为3.100 eV,两者基本相等.而DBDS前线轨道能量差(2.610 eV)明显小于DBS前线轨道能量差(3.610 eV), DBDS优化前后的S-S键长分别为2.033?和3.057?,说明DBDS更容易与Cu发生反应.以上模拟结果说明,DBS更易吸附于Cu,而DBDS更易与Cu发生反应.     

外电场下交联聚乙烯电介质材料分子结构变化及其电老化微观机理研究

为了从微观角度分析交联聚乙烯(XLPE)材料的电树枝老化,本文采用分子模拟方法计算并优化得到了XLPE分子结构.沿着聚乙烯链施加不同大小电场强度,分析交联聚乙烯分子的几何结构、偶极矩、极化率、电荷分布、前线轨道能量和红外光谱变化规律.计算结果表明,随着外电场的增大,交联聚乙烯分子红外光谱发生较大变化;当外施电场达到0.026a.u.后,红外光谱图中出现虚频,表明分子空间结构不再稳定,易发生断键;另外从前线轨道图的变化可以看出断键现象最先发生在交联聚乙烯链端部;沿着电场方向,原子所带电荷量由交联处向端部转移,当外施电场达到0.029a.u.后,链端部的C-H和C-C键断裂产生H·和CH_3·自由基.游离的自由基会形成空间电荷并发生积聚,产生局部较大场强,从而进一步影响交联聚乙烯链的空间结构.而电介质内部微观特性的变化必定会导致交联聚乙烯材料绝缘性能的下降,这些变化对揭示交联聚乙烯电缆电树枝形成的微观规律具有重要研究意义.     

苯并三氮唑对变压器绕组硫腐蚀抑制机理的分子模拟研究

硫腐蚀现象对变压器绝缘性能的破坏不容忽视,其中腐蚀性硫化物与铜绕组作用产生的硫化亚铜是导致绝缘性能降低的一个重要原因.在变压器内部无氧和有氧的情况下,硫化亚铜的生成主要是因为腐蚀性硫化物与铜或者与氧化亚铜发生了一系列反应.为深入研究铜缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)对铜绕组的缓蚀机理,采用分子模拟技术分析了BTA分子与铜晶体的电荷密度分布和态密度分布;同时利用过渡态搜索、红外光谱研究了BTA分子与氧化亚铜的反应过程.结果表明:加入BTA分子前后的铜表面态密度分布发生了变化,并且利用电荷密度分布图说明BTA分子与铜晶体形成了配位键;同时分析了BTA与氧化亚铜反应前后红外光谱的差异,发现BTA分子的结构已发生改变,与氧化亚铜形成了共价键.以上模拟结果说明BTA分子对铜和氧化亚铜有保护作用,能够抑制腐蚀性硫化物对铜绕组的腐蚀.     

可见光催化的高炔丙醇经过1,4芳基迁移实现二氟烷基化反应

报道了可见光催化的高炔丙醇经过1,4芳基迁移实现二氟烷基化反应,其中以常见的二氟溴乙酸乙酯作为二氟烷基化试剂,以磷酸氢二钠为碱,反应以N,N-二甲基乙酰胺（DMA）和1,2-二氯乙烷（DCE）的混合溶剂,在室温条件、可见光照射条件下实现的.反应中各种取代基的高炔丙醇都可以很好地得到相应的二氟烷基化产物.该反应为合成一系列二氟戊酸乙酯类化合物提供了简单高效的方法.     

太赫兹聚合物光子晶体光纤关键制备工艺研究

针对太赫兹聚合物光子晶体光纤的应用需求,对聚合物光纤的制备材料、预制棒制备、拉伸工艺等关键制备工艺进行了研究.分析了聚合物材料的特性,并进行实验验证,结果表明ZEONEX材料的吸收系数低于3cm~(-1),吸水性低于0.01%,玻璃化转变温度和分解温度分别高达136℃和420℃,在太赫兹光纤制备中具有优良性能.预制棒制备和光纤拉伸的工艺方面,在注塑法的基础上改进了模具系统,使用可控的微压拉丝技术,在10200Pa范围内可实现±1.5Pa的微压差精确控制,较大程度上提高了光纤预制棒的成品率和光纤的形变控制,有望制备出高空气填充率的聚合物光子晶体光纤.     

用GGA+U法研究稀土掺杂对ZnO电子结构磁性和光学性质的影响

基于自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波模守恒赝势方法,确定了准确计算Zn_(16)O_(16)超晶胞各原子对应的U值;通过计算形成能和化学键的布局分析了掺杂结构的稳定性;通过原子电荷布局和自旋电子态密度的计算分析了掺杂结构的能带结构和磁性状态;讨论了各稀土原子掺杂对ZnO吸收光谱的影响.结果表明:稀土元素的引入使晶格膨胀,Zn-O键最长键增大而最小键减小,导致氧四面体畸变;Y/La/Ce掺杂的ZnO具有亚铁磁性,Th掺杂ZnO则呈弱铁磁性,Ac掺杂ZnO为顺磁体;稀土元素使ZnO的价带和导带下移,费米能级进入导带,增强了体系的电导率;Y/La/Ac掺杂对ZnO带隙宽度的影响较小,吸收光谱略微蓝移,而Ce/Th掺杂则有效提升了ZnO对可见光的吸收.     

蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究

以蔗糖溶液为研究对象,研究其浓度与折射率、旋光度三者之间的关系。通过分光计测量激光光线通过溶液的入射角和折射角,计算得到不同浓度蔗糖溶液的折射率。通过WXG-4圆盘旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液的旋光角度。由实验结果可知蔗糖溶液的折射率、旋光度与浓度之间基本呈线性关系。     

传像光纤、光纤面板及光锥制造新方法探索

利用高折射率光纤填充微结构预制棒孔洞的方法,制造直径70 mm、长度200 mm的大尺寸传像光纤预制棒,像素数为547.为提高传像元件的像素数,将预制棒先拉伸成直径约为30 mm的二次预制棒,通过切削、并熔后拉伸,得到像素数为3829的传像微结构光纤及其面板和光锥,其理论数值孔径为0.55.经初步测试发现,其传像效果良好.此方法利用微结构光纤技术制造传像光纤、面板和光锥,简单易行,成本低,能有效提高像素数,有望成为规模化制造高分辨率、高质量传像元件的新方法.     

一种三粒子一般态的远程控制传送方案

基于七粒子纠缠态信道,提出一种三粒子一般态的远程控制传送方案.发送者进行投影测量后,发布测量结果.在控制者的控制下,接受者根据发送者的测量结果对所在处的粒子进行适当的幺正操作从而重构原始态.此方案可用来实现控制量子通信.