A Kind of Square Matrices and Its Qualities

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高旋流数管状火焰纳米颗粒合成实验研究

针对火焰气相合成燃烧器产量低的局限性,在弱旋流滞止火焰的基础上发展了高旋流数管状滞止火焰燃烧器,并选用了TTIP作为前驱物开展纳米TiO_2合成实验研究.通过在燃烧器中添加射流管装置,与弱旋流滞止火焰相比,在保持纳米颗粒的粒径及比表面积不变的情况下,燃烧器单位燃料产生颗粒量可提高10倍以上.在单一合成实验基础上,进一步开展了掺杂合成实验研究,通过独立控制轴向和切向进给,得到了掺杂均匀的二氧化钛载体钯基催化剂。     

基于卷积神经网络与光谱特征的夏威夷果品质鉴定研究

夏威夷果含油量高,在开缝之后容易发生变质,现有关于夏威夷果品质鉴定的方法多为传统的破坏性检验,很难满足无损检测的需求。卷积神经网络(CNN)作为应用最广泛的深度学习网络模型之一,具有比浅层学习方法更强的特征提取与模型表达能力,在光谱数据方面的应用拥有很大潜力。基于夏威夷果在可见-近红外的光谱特征分析,研究用于提取夏威夷果光谱特征的卷积神经网络模型,并提出一种高效无损鉴定夏威夷果品质的方法。首先以三种不同品质的夏威夷果(好籽、哈籽及霉籽)为研究对象,分析样本在500~2 100 nm的光谱信息;在光谱数据预处理中引入白化处理方法,用以增强数据的相关性差异;然后在模型训练过程中,将样本随机分为训练集和预测集,探讨不同CNN结构、卷积层数、卷积核大小及个数、池化层类型、全连接层神经元个数以及激活函数对分类结果的影响,并采用激活函数ReLU和Dropout方法,预防样本数据过少引起的过拟合现象;最后通过分析模型分类准确率和计算效率,确定了一个6层结构的CNN模型： 输入层-卷积层-池化层-全连接层(200神经元)-全连接层(100神经元)-输出层。实验结果表明： 上述网络模型对校正集和预测集的分类准确率均达到100％。因此,改进后的卷积神经网络模型可充分学习夏威夷果的光谱特征并有效分类,将深度学习理论与光谱分析相结合的方法能够实现对夏威夷果品质的准确鉴定,同时为夏威夷果等坚果类食品的高效、无损、实时在线检测提供了新思路。     

红外光谱结合化学计量学快速预测铁皮石斛中总黄酮含量

评价药用植物质量的主要手段之一是有效成分含量检测,不同采收期对药用植物有效成分含量有明显影响。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合化学计量学建立快速预测不同采收期铁皮石斛中总黄酮含量的方法,以期为铁皮石斛质量快速预测评价提供研究基础。采收2014年1至12月的铁皮石斛样品干燥粉碎;以氯化铝显色法测定铁皮石斛中总黄酮含量,分析不同采收时间铁皮石斛总黄酮的累积规律;采集样品红外光谱信息,归属红外吸收峰,拟合红外光谱数据和总黄酮含量数据,结合一阶导数、二阶导数、多元散射校正、标准正态变量、正交信号校正等对数据进行预处理,建立偏最小二乘回归模型预测样品中总黄酮含量。结果显示：(1)样品和标准品芦丁均在270 nm附近有共有吸收峰,实验以270 nm为总黄酮定量波长,标准曲线为y=6.076 5x+0.055 8,相关系数r=0.996 6,线性关系良好;重现性、精密度和稳定性相对标准偏差分别为1.00%,0.37%和0.28%,该方法稳定可靠;(2)总黄酮含量随时间变化趋势为先升高后降低,6月-8月样品含量较高,平均含量大于64.10 mg·g-1;(3)铁皮石斛红外光谱数据与总黄酮含量拟合后进行一阶导数、二阶导数、多元散射校正、标准正态变量、正交信号校正等组合处理,用PLSR模型预测铁皮石斛的总黄酮含量,结果最佳预处理方式为2D+SG5+SNV+OSC-PLSR,训练集和验证集r分别为0.979 0和0.882 4,验证均方根误差(RMSEE)和预测均方根误差(RMSEP)分别为2.438 2和4.169 9,铁皮石斛中总黄酮含量预测值与测量值较接近,表明PLS模型可用于总黄酮含量的快速预测。傅里叶变换红外光谱结合化学计量学能实现铁皮石斛中总黄酮含量准确预测,为铁皮石斛质量评价提供快速、有效的方法。     

双带型光子晶体中双V型四能级原子自发辐射谱中的黑线研究

研究了双带型光子晶体中双V型四能级原子自发辐射的辐射谱.双V型四能级原子同时与真空热库和双带型光子晶体热库耦合.研究发现双V型四能级原子自发辐射谱中有三种不同原因可能引起的黑线：第一种是由于量子干涉效应;第二种是由于各向同性光子晶体带边处态密度具有奇异性;第三种是真空场中的量子干涉和光子晶体禁带内态密度为零共同作用的结果.通过移动光子晶体的带边位置,在各向同性光子晶体带边引入光滑因子,以及在光子晶体中引入缺陷等对这三种黑线的影响,对上述结果进行了分析和讨论. 关键词： 双带型光子晶体 双V型四能级原子 黑线     

Miniature temperature sensor based on optical microfiber

Optical microfibers （OMs） are good alternatives in the field of sensing. In this letter, a simple and effective miniature temperature sensor based on OM is proposed and experimentally verified. Using pure water and fiber coating as the OM clad, an additional loss will occur due to the absorption of outer medium. The temperature of the outer environment can be estimated by monitoring the change in additional loss. In the demonstrated experiments, a series of OM with different diameters, waist lengths, and constructions are used as sensing elements. The correlation coefficients between the experimental results and the linear fittings are better than 0.99, and the temperature sensitivity obtained by the linear fittings can achieve -0.151 dB/℃ （in pure water） and -0.405 dB/℃ （covered by fiber coating）. Moreover, higher sensitivity can be obtained by decreasing the diameter, increasing the waist length of the OM, or choosing the proper operating wavelength.     

Upstream ion wave excitation in an ion-beam–plasma system

Plasma normal modes in ion-beam–plasma systems were experimentally investigated previously only for the waves propagating in the downstream(along the beam) direction. In this paper, the ion wave excitation and propagation in the upstream(against the beam) direction in an ion-beam–plasma system were experimentally studied in a double plasma device. The waves were launched by applying a ramp voltage to a negatively biased excitation grid. Two kinds of wave signals were detected, one is a particle signal composed of burst ions and the other is an ion-acoustic signal arising from the background plasma. These signals were identified by the dependence of the signal velocities on the characteristics of the ramp voltage. The velocity of the burst ion signal increases with the decrease of the rise time and the increase of the peak-to-peak amplitude of the applied ramp voltage while that of the ion-acoustic signal is independent of these parameters.By adjusting these parameters such that the burst ion velocity approaches to the ion-acoustic velocity, the wave–particle interaction can be observed.     

光散射法同时测量气液二元体系的黏度、界面张力和热、质扩散系数的研究

当气液二元体系处于宏观热力学平衡状态时,表面与体相的波动弛豫时间具有不同量级,通过调节散射体积和改变采样时间,利用表面光散射实验系统可以同时探测到来自界面处表面波及体相中温度和浓度的波动信息。本文在已有的表面光散射实验系统上,以正庚烷与二氧化碳二元系统为例,同时实现了该体系黏度、界面张力和热、质扩散系数的测量,其扩展不确定度分布为3.0%,3.7%,20%,4.3%(k=2)。实验所得到的数据与文献进行了对比,其偏差在不确定度范围内,证明了本文提出的测量方法可以实现气液二元体系四种性质的同时测量,且测量精度可以满足一般工程应用。     

二维三组元声子晶体中的半狄拉克点及奇异特性

设计了一种二维三组元声子晶体结构, 利用偶然简并的方法在布里渊区中心实现了半狄拉克点, 探究了随着组元几何参数的改变半狄拉克点的演变过程. 利用有限元方法研究发现在半狄拉克点频率附近沿着ΓX 方向声子晶体表现出与零折射率材料相似的行为, 许多奇异特性如单向透射等均可以观察到. 另外还发现在半狄拉克点频率附近声子晶体是各向异性的, 沿着不同方向声波的传播现象是不同的, 这种特性是狄拉克点及类狄拉克点所不具备的. 这种各向异性的声波传播特性有许多重要的应用, 如单方向完美透射和单方向波前整形等.