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。     

一种简便的普朗克常量测量方法

利用标准电容器充放电的原理,直接测量出各单色光对应的截止电压,并用最小二乘法对实验数据进行直线拟合,从而测出普朗克常数.     

钨逸出功的测定程序

钨逸出功的测定实验,是一个很有意义的物理实验,已为许多大专院校所采用。今将我们编制该实验计算机程序的方案及部分程序提供给大家参考。一、概述本程序应用最小二乘法线性拟合原理,用 BASIC 语言编制成的。在 LASER—310微型计算机上实际运算后,拟合效果良好。此外,只要将作图部分及个别语言稍加修     

基于 LabVIEW 的烟气流速数据处理方法研究

为研究光闪烁法测量烟气流速的数据处理方法,基于LabVIEW平台开发了数据处理软件。将程序用于烟气流速的数据处理,并将滤波结果和互相关计算结果分别与O rigin的数据处理结果进行了对比。结果表明：通过设置滤波器参量,本程序可以很好的从带有复杂噪声的实验数据中提取出有效信号,由此计算出的烟气流速值在4～10 m之间,介于烟气流速的合理范围内。利用本程序还可以实现烟气流速实验数据的批处理。     

基于八面体理论的岩石循环加-卸载本构模型及修正

探究岩石的受力特点及破坏特性是研究岩石地下工程安全性的关键,诸多学者都期望能在岩石本构模型的研究上取得突破性进展。在此背景下,提出了一种能够描述循环加-卸载条件下岩石的本构模型。首先,假设岩石的微元强度服从八面体剪应力理论并且微元破坏服从Weibull概率公式,将岩石本构中的损伤变量以及岩石微元强度表达式里包含的损伤因子进行本构变换,得到关于应力、应变等其他表现加-卸载下岩石损伤本构模型的参数,表示出岩石微元强度和损伤变量,再将得到的岩石微元强度和损伤变量代入所提出的岩石本构模型中,并进行等式变换得到一个函数表达式。通过将其与实验数据进行拟合对比分析,得出修正后的拟合参数,将其代入函数式中,得到损伤本构模型的修正式。最后将拟合参数进行必要的敏感性分析,得出各拟合参数的实际物理意义。     

基于Python的牛顿环实验数据拟合及分析方法

牛顿环实验是经典的大学物理实验,其实验数据量大,手工计算非常容易出错。基于Python的第三方库对牛顿环实验数据进行拟合分析,利用numpy进行数据的预处理和不确定度的计算,利用scikit-learn建立线性回归模型拟合数据并求解,最后利用matplotlib绘制图像实现数据的可视化。本方法能快速处理实验数据,绘制拟合曲线并输出相对不确定度,形象而又直观,对牛顿环实验数据的分析和处理有很好的辅助作用。     

利用GEANT4和TALYS研究中子与铁作用的次级中子双微分截面

铁的次级中子双微分截面对核装置的设计、运行与维护具有重要作用。相关实验数据缺乏,且评价数据不完善,需要使用可靠的核理论模型进行计算。本工作利用GEANT4程序结合不同的中子评价数据计算了8.17, 11.5, 14.1和18 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面;同时利用TALYS程序和GEANT4程序结合BIC、BERT和INCLXX模型计算了25.7, 65, 100和150 MeV等入射能量下中子轰击薄铁靶不同出射角度的次级中子双微分截面,并与实验数据进行对比。研究表明,在20 MeV以下能区,ENDF/B-VIII.0库的计算结果与实验数据符合较好,BROND-3.1、CENDL-3.1、JENDL-4.0u和JEFF-3.3库的计算结果与实验数据存在差异。在20~150 MeV能区,GEANT4程序的BERT模型和TALYS程序的计算结果与实验数据符合较好,INCLXX模型和BIC模型的计算结果与实验数据存在分歧。整体来看,需要对铁的中子评价数据和核反应理论模型做进一步研究。     

C语言下迈克耳孙干涉仪测量空气折射率的实验探究

通过压强变化时显示屏上干涉条纹出现或者消失的数量, 迈克耳孙干涉仪可以测定空气的折射率. 实 验中测量的物理量较多, 人工处理数据比较繁琐, 且容易出错, 因此使用C语言处理数据. 运行相关程序后可以直 接得到不同气压下空气的折射率, 处理过程快捷精确. C语言处理数据时, 对实验数据进行了最小二乘法处理, 可 以得到空气折射率随气压变化的拟合直线     

肖维勒准则和格拉布斯准则的比较

目前大多物理实验工作者剔除实验异常数据时,多选择肖维勒准则作为判断工具.但肖维勒准则具有概率分布不均匀的缺点,对异常数据的剔除存在误判的可能性.以《测直流电源的电动势和内阻》为例,利用Origin软件进行实验数据的线性拟合以及调用程序编辑功能,实现肖维勒准则和格拉布斯准则对异常数据的判断和剔除.根据两个剔除结果的差异,结合实验数据的特点,从实验数据的测量次数和剔除原则的显著水平两个角度来比较两个剔除准则.提出应根据实验次数和实验要求来选择异常数据剔除准则.     

弛豫时间测量的数据拟合

介绍了计算弛豫时间的数据拟合原理、拟合误差估计及拟合优度的统计度量,在此基础上,用NDP一FORTRAN386语言自编了拟合程序SIMFIT,该程序能提供不同的拟合方法和多种拟合函数供使用,并能显示拟合曲线和拟合误差,特别适用多指数弛豫的数据拟合。     

An integral fitting method for analyzing the isochronal transformation kinetics: Application to the crystallization of a Ti-based amorphous alloy

An integral fitting method has been developed to determine the phase transformation mechanism and to extract the kinetic parameters during the crystallization of amorphous alloys. The proper kinetic function of the phase transformation was firstly deduced. Theoretical differential scanning calorimetry curves were then calculated. All the kinetic parameters can be extracted by fitting the calculated differential scanning calorimetry curves to experimental data. We applied the integral fitting method to analyze the isochronal crystallization of the Ti₅₀Cu₄₂Ni₈ amorphous alloy. Results indicate that a transformation process considering impingement is more suitable to describe the crystallization kinetics of this alloy than using the traditional Johnson-Mehl-Avrami model. Mean values of the obtained kinetic parameters show strong heating rate dependence.     

On the Quantitative Determination of Cross Sections of Ionization of Molecules by Electronic Collisions

It is tested the applicability of formulae for atomic ionization to molecules. The best fit between theoretical and experimental values is given by the formula of Gryzinski. The calculations require the knowledge of the orbital structure. If no detailed information on electronic molecular structure is available, then approximation is attained using the Lotz formula with three fitting parameters. Results are given especially for organic molecules and Cl and F contaning etching gases.     

The analysis of thermoluminescence glow curves

Information about the behavior of traps in a luminescent material is usually derived by fitting the glow curves in the thermoluminescence spectrum of the material to a general formula. From the fit one seeks to obtain values for the depth of the traps, the frequency factors governing the release of electrons from the traps, and some indication of the rates of trapping and retrapping. This study investigates how successful this fitting process is in providing reliable values for the trap parameters. The relevant rate equations are used to numerically generate simulated glow curves for specific values of trap parameters. These glow curves are then analyzed by the usual fitting process, and values for the trap parameters are derived from the fitting process. We comment on the comparison between the derived parameter values and the correct values. From these comparisons we attempt to obtain some useful insights to assist in the interpretation of experimentally observed thermoluminescence spectra.     

Released energy formula for proton radioactivity based on the liquid-drop model

In this work, based on the liquid-drop model and considering the shell correction, we propose a simple formula to calculate the released energy of proton radioactivity(Q_p). The parameters of this formula are obtained by fitting the experimental data of 29 nuclei with proton radioactivity from ground state. The standard deviation between the theoretical values and experimental ones is only 0.157 Me V. In addition, we extend this formula to calculate 51 proton radioactivity candidates in region 51≤Z≤83 taken from the latest evaluated atomic mass table AME2016 and compared with the Q_p calculated by WS4 and HFB-29. The calculated results indicate that the evaluation ability of this formula for Q_p is inferior to WS4 while better than HFB-29.     

真空下气-固界面热适应系数的数值计算

根据热适应系数的理论研究成果,结合国外学者的部分实验数据,对气-固界面热适应系数的主要影响因素进行定性的讨论;同时在S.Song和M.M.Yovannovich的公式基础上,最小二乘法拟合国外学者低温下实验测量的热适应系数,采用C语言编程算出拟合公式中的参数,分析拟合公式α=aFM/(b+M)+2.4μ(1-F)/(1+μ)2,F=exp(c(T-T0)/T0)中的参数a,b,c的特性;数值计算迭代收敛和拟合公式的计算误差在±20%以内表明:数值拟合公式可用在工程上计算热适应系数,S.Song和M.M.Yovannovich的公式可数值拟合低温下不同气-固界面的热适应系数的计算公式。     

最小二乘拟合计算有机薄膜晶体管迁移率的研究

本文通过制备了一个基于并五笨为有源层的顶栅底接触OTFT器件获取电流电压实验数据,并运用电流电压特性曲线理论拟合计算方法计算其场效应迁移率.研究发现,采用不同的拟合方法得到的场效应迁移率值有较大的差异.若选取转移特性曲线线性区距中心1/2范围内测试点进行最小二乘拟合计算出的场效应迁移率能减少采用其他拟合方法的固有不准确性,而且与其他方法得到的场效应迁移率最接近. 关键词： 最小二乘拟合 场效应迁移率 有机薄膜晶体管     

A new method for the numerical analysis of thermoluminescence glow curve

A new method to analyze the thermoluminescence (TL) glow curve has been presented. It has been shown that this method is efficient and fast in generating the TL glow curves and can be adopted in a numerical curve fitting for obtaining the relevant TL parameters of a given TL glow curve data. This new method is based on a general approximation (GA) which assumes only that the concentration of the electrons in the conduction band is negligible when compared with the concentration of the electrons in the traps. The GA method has been tested against the reference glow curve data which was generated by the full iteration method without any prior approximation in the one-trap-one-recombination-centre model. By finding the best fit between the reference data and the curves generated by the GA method, the values of the kinetics parameters have been determined. Also, the general order kinetics (GOK) and the peak shape method have been examined. The fitted values of the activation energy and the initial concentration of electron by the GA method match reasonably well with the original value.     

在超重核区应用Viola-Seaborg公式研究α衰变寿命

在超重核区(Z≥104)使用文献[7—9]给出的3组参数应用Viola-Seaborg公式计算了α衰变寿命,所得结果与实验值进行比较,发现其结果与实验值相差较大。为此,利用最小二乘法分别在重核区和超重核区重新对参数进行了拟合,得到的计算结果与实验值相比符合得较理想,尤其是由超重核得到的参数的结果非常理想。     

GaAs光电阴极表面电子逸出概率与波长关系的研究

GaAs光电阴极量子效率公式中用到的表面电子逸出概率,在阴极工作波段范围内通常视为与入射光子波长无关的常数。应用该结论对反射式GaAs光电阴极激活实验结果进行了拟合分析。实验采用分子束外延GaAs材料,外延发射层厚度为1.6μm、掺杂浓度为1×1019cm-3,分析结果显示理论曲线与实验曲线存在偏差,而在激活台内阴极灵敏度下降后的光谱响应曲线拟合结果偏差更大。这种偏差是由于表面电子逸出概率对入射光子波长的依赖关系造成的,并非通常认为的与波长无关。经过光谱响应曲线的拟合分析得出,反射式阴极表面电子逸出概率与入射光子波长之间近似满足指数关系,两者通过表面势垒因子相联系。高、低温激活后阴极表面势垒因子分别为3.53和1.36。     

一种软X射线多层膜界面粗糙度的计算方法

提出一个利用多层膜小角X射线衍射谱衍射峰积分强度计算多层膜界面粗糙度的公式。用磁控溅射技术制备Mo／Si多层膜，用波长为0．154nm的硬X射线测量样品在小掠入射角区的衍射曲线，分别用本文公式和反射率曲线拟合方法计算了样品的界面粗糙度。实验结果表明：由本文公式获得的界面粗糙度近似于拟合方法获得的界面粗糙度，它们略等于多层膜界面实际粗糙度。