基于非线性最小二乘法的多光谱拟合程序：应用于12CH4谱线参数分析

精确的甲烷分子实验光谱参数在大气科学和天文探测等领域有着广泛的应用,特别是谱线的展宽系数及其温度依赖系数对于甲烷分子浓度廓线的研究尤为重要。精密的实验测量是获得准确谱线参数的重要手段。采用实验测量获取谱线参数时,需要在已知实验条件（浓度,温度,总压力,吸收光程以及气体分子种类的混合比等）的情况下,多次扫描同一波段范围得到多组实验室吸收光谱,然后利用基于非线性最小二乘法的拟合程序处理这些光谱,反演获得所需要的光谱参数。然而,一般常用的单光谱拟合程序处理实验光谱既费时又容易引起拟合过程中的误差传递。针对此问题,采用最小二乘拟合技术和Levenberg-Marquardt迭代算法编写了一款适用于处理由可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）所获得的吸收光谱的多光谱拟合程序。该程序可同时处理多张实验光谱,并基于全局拟合方法获得一套光谱参数。详细介绍了该程序的原理、使用方法及数据处理过程。利用多光谱拟合程序中的Voigt线型处理了2 958～2 959 cm-1波数内甲烷（12CH₄）分子6条跃迁谱线的实验光谱,获得了296.0,251.0,223.0,198.0和173.0 K共5组温度下12CH₄分子6条谱线的空气展宽系数。与之前文献报道的该波段内采用单光谱拟合程序得到的相应数据对比结果表明：获得的各温度下的空气展宽系数与参考文献中相应数据差值的百分比处在-4.97%~1.58%之间,两者数据整体符合较好,并且在30组对比数据中,有4组由单光谱拟合程序得到的空气展宽系数的误差值小于由多光谱拟合程序得到的相应数值,有2组数据显示由两种方法获得的误差值相等,其余24组由多光谱拟合程序获得的数据拟合误差小于由单光谱拟合程序获得的相应数值,表明多光谱拟合程序具有良好的可靠性,适用于气体分子吸收光谱的处理。     

应用数字图像相关方法测量含缺陷试样的全场变形

利用数字图像相关方法测量表面带孔洞、裂纹、缺口等缺陷试样的全场变形是许多实际测量任务中经常遇到的问题。就此问题，本文阐述了一种先对要避免计算的缺陷区域进行标记，在随后进行的相关计算中直接避免这些标记区域的方法。在已计算得到全场位移的情况下，文中提出了基于局部位移场最小二乘拟合的方法来计算区域边界、孔洞、裂纹或缺口附近等区域应变。最后对单侧边带半圆缺口试样的单向疲劳拉伸实验的计算结果充分显示本文方法的有效性和可靠性。     

添加剂与RDX的界面作用及对撞击感度的影响研究

研究了石蜡、硬脂酸等添加剂与RDX的界面作用及其对撞击感度的影响。得出添加剂对RDX(Hexogen)的铺展系数越大,钝感效果越好的结论,并获得了铺展系数与特性落高的经验函数关系。     

圆平板挤压膜实验及其参数识别

完成了简谐激励下水中平行圆板的挤压膜振动实验．用最小二乘法识别出非线性粘性挤压膜力模型中的４个系数．不同挤压膜厚、不同频率和不同振幅情况的数值模拟结果与实验值吻合较好．研究结果表明，所用模型可较好地描述粘性挤压膜运动，识别出的系数在一定范围内给出良好精度的数值模拟．     

一种KI和H_3BO_3混合溶液中KI浓度的测定方法

本发明涉及分析测试领域,特别涉及一种KI和H3BO3混合溶液中KI浓度的测定方法。该方法包括:(1)测定待测液的电导率;(2)将H3BO3转化成络合酸;(3)滴定反应;(4)计算H3BO3的质量浓度;(5)计算KI质量浓度。该方法试剂种类少而且使用量少,所使用的试剂也容易得到,价格也不高,使操作过程更加方便快捷,还大大降低了测量的成本;同时加入了电导率的测量和函数模型拟合的计算,减少了人工的工作量,也防止了人工操作容易造成的误差,提高了测量结果的准确性。     

改进的谱峰拟合光谱标准化方法定量分析废钢中元素

为了解决因设备和环境因素导致激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在定量测量时的较高波动性问题,提出了基于改进的沃伊特函数拟合的光谱标准化方法。首先通过高精度激光器采集废钢样品的LIBS光谱数据,然后通过标准等离子体条件(标准等离子温度、电子数密度、待测元素总密度)得到标准光谱强度与实际谱线强度、半峰全宽等因素之间的关系式,并基于近似沃伊特函数对相关的谱峰进行拟合,获得标准化的重要参数,完成对样品的标准化模型的建立。结果表明,将该标准化方法用于废钢中铜、镍、硅、铬、锰元素的定量预测,得到的相关系数(R²)、预测均方根误差(RMSEP)和平均相对误差(ARE)的平均值分别为0.981 4,0.063,6.3%,有效降低了波动影响,增强了分析精度,能够在工业中对废钢元素进行快速检测。     

生物化学产甲烷动力学的教学实践

厌氧消化是自然界有机物质分解代谢的重要途径,对实现环境和经济的可持续发展具有重要意义。消化中产甲烷过程涉及众多生化反应,其规律很难准确描述。教师在生物化学课程中引入厌氧消化产甲烷动力学教学,设计了5个紧密衔接的教学模块,介绍了3种常见产甲烷动力学模型的推导过程、适用范围、参数特点,教授学生利用软件完成数据拟合的方法,并训练其对拟合结果进行分析。本教学改革通过将产甲烷动力学引入课堂,使学生在更好地理解复杂的厌氧消化反应过程基础知识的同时,构建了理论与实践应用间的桥梁,不仅掌握了精准定量描述厌氧消化过程中产甲烷规律的模型,还学到利用比较动力学参数来评价不同原料发酵规律差异的方法,为未来其参与实际生产和工程实践奠定了基础,获得了良好的教学效果。本文介绍了教学改革的具体内容,对完善生物化学的教学框架和改善教学质量具有重要意义,同时为环境工程、化学工程、新能源工程、生物工程等相关专业课程及实验教学的改革和探索提供了有益参考。     

环氧基笼型倍半硅氧烷/4,4'-二氨基二苯砜体系的等温固化动力学

应用等温差示扫描量热法研究了4,4'-二氨基二苯砜(DDS)固化笼型倍半硅氧烷环氧树脂(POSSER)体系的反应动力学,测定了固化反应热,得出了不同温度下固化反应程度与反应时间、固化反应速率与反应时间的关系曲线,通过非线性拟合得到固化反应速率与反应程度的关系曲线.结果表明,固化反应在体系的玻璃化转变温度以上进行,等温固化反应遵从自催化反应机理,用Kamal方程可很好地描述不同温度下固化反应的自催化过程,拟合得到其反应动力学参数k1、k2、m、n,k1和k2对应的固化反应的表观活化能分别为79.67和59.84 kJ/mol.     

存在通道幅相与互耦两种误差的均匀圆环阵流形曲线拟合方法

针对实际装配后均匀圆环阵的阵列流形向量偏离理论值的问题,提出一种利用单声源从不同方位入射阵列时的阵列幅度相位响应拟合阵列流形模型的算法。考虑阵列存在通道幅度相位一致性偏差和阵元间互耦作用,导出阵列幅度相位响应与流形误差参数的关系式,利用互耦矩阵在模态域可与阵列流形分离的特性,将关于误差参数的关系式降次为线性方程组,再联合多个方位对误差参数做最小二乘估计。对于只存在其中一种误差的特例情况,给出了对应高精度、低复杂度的估计方法。最后,利用数值仿真对所提方法的拟合精度进行评估,拟合后的阵列流形误差距离缩减至10-2量级,水池实验数据也验证了算法在实际应用中的可行性。      

基于机载激光雷达点云的雪道坡度提取算法

滑雪场的雪道坡度信息不仅是雪场规划和建设所需的必要内容,也是滑雪运动员提高成绩、减少运动损伤的重要数据。传统的手动测量方式费时费力,且雪场的低温环境不利于测量人员长时间作业。为了解决滑雪场的雪道坡度计算问题,提出了一种基于激光雷达点云的雪道坡度自动提取算法。使用投影高程差滤波、聚类分割等算法对雪场点云进行预处理,获取雪道边缘特征数据。提出了一种自适应阈值的拟合算法,用于雪道中线的提取,该算法可根据点云数量信息及坐标信息,自动选择阈值拟合雪道中线,消除了实际应用中部分点云数据稀疏或缺失对中线拟合带来的不利影响。数据处理结果表明,该方法计算所得坡度值与多次手动测量平均值之间的相对误差为2.2%。这一方法对激光雷达在雪场目标上的应用、雪场测绘中雪道坡度计算等具有参考意义。