细菌觅食优化算法在光散射法颗粒粒度反演中的应用

针对函数约束算法中传统的智能算法反演时存在鲁棒性差和易陷入局部最优的缺点,提出了将正则化理论与细菌觅食优化算法相结合应用在颗粒粒度的测量中。引入Tikhonov平滑泛函来构建算法的目标函数,采用L曲线法确定正则化参数;再利用细菌觅食优化算法通过趋向、聚群、复制和迁徙等四种智能行为,迭代计算来搜寻函数的最优解。实验仿真结果表明:利用细菌觅食优化算法实现了在不同程度的随机噪声下的服从J-SB分布的单峰分布的均匀球形颗粒粒度分布反演,其反演结果更稳定,反演精度高,对于实现稳定、快速、准确的颗粒粒度在线测量具有重要的意义。     

基于CCD传感的激光粒度测试技术研究

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法,其具有测试精度高、测量速度快、重复性好和可测粒径范围宽等突出优点。CCD传感器有灵敏度高、分辨率高、噪声小和较大的动态范围等优点,其作为激光粒度仪的探测器提高光强分辨率的应用已经很普遍了。为提高测量精度,通过对CCD传感技术的研究,应用图像处理的方法来设计光电探测器,搭建了基于米氏散射原理的激光粒度测试系统。实验结果表明,用CCD传感器采集光散射图像,再对图像进行处理,D50与D10误差在6%之内,D90误差在1%之内,降低了测量的重复误差。     

基于颗粒粒度信息分布特征的动态光散射加权反演

宽分布和双峰分布颗粒的准确反演是动态光散射技术至今未能有效解决的难题,尤其峰值位置比小于2:1且含有大粒径颗粒(350 nm)的双峰分布.造成这一难题的主要原因包括:1)单角度测量数据的粒度信息含量不足;2)常规反演方法对测量数据的噪声抑制以及粒度信息利用缺乏针对性.对测量数据(即光强自相关函数)的研究发现,数据噪声主要分布在长延迟时段,而粒度信息集中分布在衰减延迟时段.基于此,本文提出了采用粒度信息分布为底数、调节参数为指数的权重系数对自相关函数进行加权反演的约束正则化方法.由于采用了与粒度信息分布一致的权重系数,该方法既充分利用了衰减延迟时段的粒度信息,又有效地抑制了长延迟时段的数据噪声.不同噪声水平下,宽分布和双峰分布颗粒体系的反演结果表明,与常规反演方法相比,这一方法可以获得更为准确的宽分布和近双峰分布的反演结果.     

基于改进Morozov偏差原理的动态光散射粒度反演

与窄粒度分布反演相比,宽粒度分布的反演难以获取与其相适应的正则参数。为提高宽分布颗粒体系反演结果的准确性,提出基于改进Morozov偏差原理,通过遗传算法迭代求取正则参数的方法,该方法通过小波包分解求出电场自相关函数的噪声分量,利用Morozov偏差原理建立适应值函数,在正则参数经验范围内生成初始种群,将适应值函数与初始种群带入遗传算法,全局寻找最优适应值对应的参数值作为正则参数。模拟与实测数据的反演结果表明,在窄分布颗粒体系条件下,所提方法与L-curve准则反演结果无显著差异,在宽分布条件下,所提方法反演结果的性能指标均优于L-curve准则,且避免了宽粒度分布条件下可能出现的虚假峰情况,表现出明显优于L-curve准则的宽分布反演效果。     

激光散射法测试超细颗粒粒度分布的研究

本文系统研究了样品制备条件对激光散射法测试超细颗粒粒度的影响,例如:分散介质的选择、分散剂的类型和浓度、分散颗粒的浓度、超声分散的时间和强度等。并与其他TEM结果进行了对比。研究表明:只有将各种条件最优化,获得高度分散和稳定的悬浮体系或胶体体系,才能最终精确地得到颗粒的粒度分布结果。     

基于Boosted-Gold算法的γ能谱反演分析

为了利用低能量分辨率探测器γ能谱分析获取未知放射性核素的特征信息,提高γ能谱中重峰及弱峰分析的准确性和有效性,本文开展了基于Boosted-Gold算法的Na I(Tl)探测器γ能谱分析研究.采用MCNPX建立Na I(Tl)探测器模拟模型,获得了维度201×200的探测器响应矩阵.基于Boosted-Gold算法开发了γ能谱反演程序.实验测量了γ源22Na,133Ba和152Eu的探测器响应能谱,并以不同γ射线能量、不同能差(?E)、不同相对强度为条件构建了3组低分辨率模拟γ能谱,结合响应矩阵及反演程序对实测γ能谱和模拟γ能谱进行反演.以IAEA数据库核素标准特征信息对反演结果进行分析.结果表明:Boosted-Gold算法对实测γ能谱特征能量反演误差最大为2.17%(¹³³Ba源0.276Me V),反演强度与标准强度最大差为0.197(¹⁵²Eu源1.408Me V).对模拟γ能谱核素特征能量均可准确分析,反演强度与标准强度差值保持在0.01以内;当增强系数p≤14时,Boosted-Gold算法有利于γ放射性核素的定量分析,对于相对强...     

基于叶绿素荧光诱导动力学曲线的光合作用参数反演算法研究

快相叶绿素荧光诱导曲线中蕴含着丰富光合作用信息。该信息可以反映出植物的生存状态、病理以及受到胁迫时的生理变化趋势等多种信息。通过采集藻类荧光及诱导光信号, 拟合快相叶绿素荧光动力学曲线。基于最小二乘拟合方法,提出自适应最小误差逼近的方法对快相叶绿素荧光动力学曲线进行多元非线性回归拟合,实现F_o（固定荧光）、F_m（最大荧光产率）、σ_PSII（PSII的功能吸收截面）等细节参数的反演。实现了蛋白核小球藻光合作用参数反演,并实验了在Cu2+胁迫环境下,蛋白核小球藻的生理变化趋势。     

基于超限化的吸收层析反演算法研究

针对吸收光谱层析（tomographic absorption spectroscopy,TAS）中的反问题,利用超限化（superiorization）在重建中引入平滑性、稀疏性等先验条件,对现有的层析反演算法提出了改进.通过计算机仿真,对代数重建（algebraic reconstruction technique,ART）算法、最大似然期望最大化（maximum likelihod expectation maximization,MLEM）算法的超限化在TAS反演中的应用进行了研究.在仿真中,对比了不同二维火焰场、不同目标约束函数下超限化算法的效果,研究了噪声对重建的影响以及超限化算法在不同条件下的计算效率.研究结果证实了超限化对于层析反演算法在计算精度、收敛速度等方面的提升效果.      

用于反演半导体激光云高仪垂直能见度的算法

根据云高仪工作原理,从米散射激光雷达方程出发,推导出一种低层大气中气溶胶消光系数边界值的获取方法,并在此基础上利用Fernald方法反演得到了大气消光系数的垂直分布;通过垂直路径上的消光系数反演得到垂直路径的平均能见度,结果表明,该平均能见度更接近垂直方向真实的能见度。用该算法处理了半导体激光云高仪实际测量的数据,并与Vaisala云高仪测量的垂直能见度进行了对比,结果表明:该算法在反演大气垂直能见度时具有较高的准确性和可靠性。     

用于前向光散射颗粒粒度测量的基函数Tikhonov正则化算法

以前向光散射颗粒测试技术中的反演问题为研究对象,将颗粒粒径分布函数表示为一系列B-spline函数的线性组合以降低反演问题的病态性。模拟计算与实验表明:采用基函数形式的Tikhonov正则化方法可减少传统Tikhonov正则化反演带来的振荡,使其更加光顺。     

Inversion of visible optical extinction data for spheroid particle size distribution based on PCA

The problem of light scattering properties of spheroid particles is studied, and a general approach is presented for calculating the single particle light scattering of spheroids. In this approach, the extinction efficiency of spheroid particles can be calculated by combining the spline interpolation of T matrix method and ADA (anomalous diffraction approximation) theory. Furthermore, the retrieval of spheroid particle size distribution is performed in the dependent mode and a selection method about the optical extinction data is proposed based on PCA (principle component analysis) of first derivative corresponding to the raw optical extinction. By calculating the contribution rate of first derivative corresponding to the raw optical extinction, the optical extinction with more significant features can be selected as the inversion optical extinction data. In this way, the selected optical extinction has less information redundancy and higher capacity of resisting noise disturbance. Simulation experiments indicate that the spheroid particle size distributions obtained with the proposed method coincide fairly well with the given distributions, which provides a simple, reliable and efficient method to retrieve the spheroid particle size distribution using the optical extinction data.     

一种基于融合反馈的改进粒子滤波行人跟踪算法

针对一般粒子滤波算法容易受到相似背景干扰和遮挡影响的问题,提出一种新的融合反馈的改进粒子滤波跟踪算法。该算法将最近的观测信息融入建议分布函数,便于粒子搜索目标最可能的位置,根据相对位移的变化自适应调整跟踪窗口尺度的变化,降低了计算的复杂度,一定程度上保持了粒子的多样性。实验结果表明:该算法有效地解决了遮挡、相似背景混乱以及目标尺寸变化问题,整体跟踪性能优于粒子滤波算法。     

光散射法测量颗粒尺寸、浓度的实验研究

为了能够准确快速地求解出微米量级颗粒系的尺寸和浓度,设计了一套基于Fraunhofer衍射,以线阵CCD为接收器件的实验颗粒测量装置.采用Shifrin积分变换方法,分析了给定样品颗粒的粒径分布、峰值、平均值和体积浓度.实验结果表明,与传统的Swithenbank方法采用环形光电管阵列为探测器接收衍射光强来反演颗粒分布方法相比,该方法不需要知道颗粒粒径上下限,各粒径区间间隔等预知信息,而且对粒径、浓度的实验测量值与理论值相差较小,样品峰值粒径为9.849 8 μm,与给定峰值的相对误差为3.432%,具有较高的测试准确度和较好的测试效果.     

Application of multi-phase particle swarm optimization technique to retrieve the particle size distribution

The multi-phase particle swarm optimization (MPPSO) technique is applied to retrieve the particle size distribution (PSD) under dependent model.Based on the Mie theory and the Lambert-Beer theory, three PSDs, i.e., the Rosin-Rammer (R-R) distribution, the normal distribution, and the logarithmic normal distribution, are estimated by MPPSO algorithm.The results confirm the potential of the proposed approach and show its effectiveness.It may provide a new technique to improve the accuracy and reliability of the PSD inverse calculation.     

激光自混合干涉法亚微米及纳米颗粒测量中的反问题

基于Kaczmarz投影算法对反问题进行了详细的研究.选取颗粒线分布函数作为反演对象,改进了Kaczrnarz投影算法,使投影过程发生在较大夹角的超平面之间.数值模拟了含5%和10%的测量误差时宽单峰、窄单峰、双峰和三峰四种粒径分布的反演,结果显示改进投影算法得出的粒径分布与输入的粒径分布更好得吻合.实验测量了标称为60 mn和180 nm两种单分散颗粒,结果表明改进投影算法得出的粒径分别为54.95 nm和190.55 nm,而原先投影算法得出的粒径为83.18 nm和288.40nm,进一步显示改进投影算法提高了测量结果的准确性.     

Design of broadband hybrid fiber amplifier based on particle swarm optimization algorithm北大核心CSCD

基于铒/镱共掺光纤放大器（erbium-ytterbium doped fiber amplifier, EYDFA）的理论模型和受激拉曼散射效应的分析理论,利用EYDFA和拉曼光纤放大器（Raman fiber amplifier, RFA）的增益谱互补特性,研究并设计了EYDFA与二阶多泵浦RFA相结合的混合放大器结构。为了得到高增益和低平坦度的混合放大器,引入了粒子群算法优化泵浦光波长和功率。仿真结果表明:在不使用增益均衡器的条件下,所设计的混合光纤放大器在输出端得到了近似相等的输出光功率,在90 nm的带宽范围内平均增益为38.78 dB,增益平坦度为1.1 dB,为混合放大器的设计和优化提供了参考。     

The effect of soil particle size on soil radon concentration

It has been suggested in the literature that the radon concentration in the soil gas is related to the particle size distribution of the soil. This paper examines this relation. Radon concentration was measured in the soil on the Carboniferous limestone south of Buxton in Derbyshire, England, using the can technique. At each site, a sample of soil was taken at the bottom of the hole in which the dosimeter was placed to determine the particle size distribution.

The correlations between the raw values of radon concentration, soil particle size fractions and elevation were weak. Nevertheless, the kriged maps of radon, silt, clay and elevation showed some spatial relation to one another. The kriged estimates showed stronger correlations among these properties, especially between radon and elevation.