基于卷积神经网络特征提取的拉曼光谱分类研究

拉曼光谱物质定性识别已被广泛的应用于化工、安防、缉毒等行业和研究领域,但是传统的拉曼光谱分析技术依赖于光谱数据库,通过光谱特征提取进行识别。特征提取是拉曼识别的关键处理步骤,通常利用主成分分析,因子分析等方法进行特征提取,而后通过KNN,SVM和随机森林等方法进行光谱特征定性识别,当拉曼数据库不存在待定性物质时,易造成待检测物质的错误分类。针对此问题,提出一种基于卷积神经网络的对数据库缺少物质光谱识别方法。在实验过程中,采用九类,200余种精神类药品拉曼光谱作为测试对象,通过搭建卷积神经网络自动特征提取并利用Softmax分类器将200余种物质,按照Amphetamine, cathinone, cannabinoids等九种类别进行定性分析。通过与传统机器学习方法如K近邻,支持向量机等方法进行比较,基于卷积神经网络的模型识别准确性有显著提高,该方法可为拉曼光谱数据库的光谱识别检索提供一种新的识别方法。     

倾斜因子对夫琅禾费衍射强度的影响

利用傅里叶光学详细讨论了斜入射情况下的夫琅禾费衍射,导出了大角度斜入射和衍射下的光强理论分布,分析了倾斜因子对衍射花样的影响.利用该理论对平行光斜入射光栅衍射实验的衍射花样进行了理论模拟,理论与实验基本相符.     

高精度光学对准测量装置的设计

设计了一套光学对准测量装置,该装置主要由面阵CCD相机、光学镜头、图像处理模块、LED红光光源、球面反光镜组成。介绍了测量原理,测量目标采用等腰三角形排列,通过面阵CCD对目标所反射的图像进行采集,由图像处理模块对该图像进行实时处理,能够同时得到X、Y、Z以及旋转角度等四维坐标数据。推导了光斑图像坐标和被测平面距离等计算公式,并进行了对准精度分析。结果表明,该装置位置误差〈1mm,角度误差为0．24°,实现了高精度、自动、快速对准测量。     

水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定前处理方法的优化

水体中过量的硝酸盐导致会严重的水生生态恶化和环境污染问题。氮稳定同位素技术为水体污染来源的判断及水生系统氮素转化机理研究提供了强有力的工具。在前人基础上,通过开发Cu2+-Cd复合催化结合超声波辅助加速反应,优化硝酸盐氮同位素比值测定前处理方法。考察了Cu2+添加量,超声功率以及反应时间变化对NO3--N转化生成N2O气体及其氮同位素比值的影响,在单因素实验基础上采用正交实验优化得到了最佳反应条件,并采用不同15N同位素比值的KNO3标准溶液结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪联用系统对新方法进行了验证。新方法单次反应体系中氮最低量为1.0 μg,其中自然丰度和高丰度样品δ15N分析精度小于1‰,富集样品的15N分析精度可达0.1 atom%以内(CV<1%);且所有标准样品的15N测定值与参考值基本一致。将优化后的方法应用于不同来源水样中硝酸盐氮稳定同位素比值测定,均可获得较好的精度,较原方法提高了前处理效率,且精度更优。综上,建立的方法准确可靠,操作简单,耗时短,适用于水中硝酸盐氮稳定同位素比值测定的批量、快速前处理。     

基于主成分原理的多元质量控制图的构造

控制图是从事统计质量管理经常使用的重要工具,经过多年的发展和实践,一元质量控制图业已得到普遍推广,可是如何开展多元质量控制仍有许多问题值得探讨。在这篇文章中,我们着重讨论了基于主成分分析的多元质量控制图的构造,并结合从企业现场采集到的数据给出了具体的应用说明。     

二苯基亚砜、苯甲酸与轻稀土高氯酸四元配合物的合成表征及光致发光

合成并表征了高氯酸稀土与二苯基亚砜、苯甲酸的四种四元配合物。经元素分析、稀土络合滴定、摩尔电导率及差热-热重分析,表明四元配合物组成为[REL5L′(ClO4)] (ClO4) (RE= La,Pr,Nd,Eu;L=C6H5SOC6H5,L′=C6H5COO-)。在红外光谱中,第一配体二苯基亚砜的νS O的特征吸收峰出现在1 037cm-1处,而各稀土配合物的νS O向低波数移动到984 ～989 cm-1,红移50 cm-1左右,表明稀土离子与亚砜基团的氧原子之间发生配位作用。第二配体苯甲酸钠的反对称伸缩振动吸收峰νas(COO -)出现在1 550 cm-1,对称伸缩振动吸收峰νs(COO -)出现在1 416 cm-1处,羧基伸缩振动吸收频率差Δn[νas(COO -)-νs(COO -)]值为134cm-1;在所有配合物的红外光谱图中νas(COO -)向高波数方向发生了位移,而νs(COO -)向低波数方向发生了位移,并且Δn值均大于钠盐的Δn值,由此可以认为配合物中羧基是通过单齿方式与稀土离子配位。测定了配合物在丙酮溶液中的摩尔电导率,根据配合物在常见有机溶剂中的摩尔电导率与正负离子的关系结合配合物的红外光谱中高氯酸根离子的四条特征吸收带,表明配合物为1:1型电解质,两个ClO4-无机抗衡阴离子,其中一个在外界,一个进入内界与稀土离子配位。配合物的荧光发射光谱表明,四元配合物的荧光强度比二苯基亚砜高氯酸稀土二元配合物的荧光强度提高469%。磷光光谱表明苯甲酸三重态能级的下限和二苯亚砜三重态能级的上限重叠,导致三重态能级范围扩大,由此可见第二配体的加入提高了配体的三重态能级与Eu3 离子5D0能级的匹配程度。同时在配合物的荧光发射光谱中还可以看到铕离子的电偶极跃迁强度大于磁偶极跃迁,表明稀土离子不处于晶体场的对称中心。在四元配合物中,由于第二配体的加入,往往会降低配合物的对称性,从而增强稀土离子的荧光强度。本文合成的稀土配合物具有良好的荧光性能,而且在室温下稳定,溶解性好,分解温度较高。     

纳米铂微粒修饰电极上甲醛电催化氧化的电位振荡和电流振荡

通过阴极还原-阳极氧化法制备了钛基纳米铂微粒修饰电极, 扫描电镜观察发现, 分布于钛基体表面的氧化钛膜三维网状孔道中的纳米铂微粒具有高度分散状态. 采用多种电化学手段在该电极上不仅观察到甲醛在恒电流条件下产生的电位振荡, 而且在循环伏安和恒电位两种条件下均观察到强烈的电流振荡, 这进一步证明高度分散的纳米铂微粒使电极的催化活性大大提高, 促进了甲醛及其毒化中间产物的电催化氧化过程, 从而有利于电极上电化学振荡的产生. 研究结果还表明, 甲醛底物浓度、硫酸介质浓度、恒电位或恒电流大小等多种因素对振荡强度、范围或类型会产生规律性的影响.     

掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的优化算法

 利用平均反转率迭代算法计算掺镱双包层光纤放大器分布泵浦方式下的稳态速率方程组,并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行优化。评估函数中引入了每段光纤中最高温度的标准方差,以确保每段光纤中的最高工作温度是相同的。通过优化,7段泵浦的最高温度和标准方差分别为126.34 ℃和1.95 ℃ ,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为119.76 ℃和2.12 ℃。而未经优化的7段泵浦的最高温度和标准方差分别为147.12 ℃和21.37 ℃,8段泵浦条件下的最高温度和标准方差分别为139.95 ℃和20.83 ℃。计算结果表明：泵浦方式的优化降低了最高温度和标准方差,实现了光纤中温度分布的均匀性,并且通过增加泵浦段数可以进一步降低最高温度和平坦温度分布。     

EAST装置上W波段多道极向相关反射仪的研制

在EAST装置上安装了X模极化W波段多道相关反射仪,用于测量等离子体芯部密度涨落。该诊断利用低损耗(<3dB)多工器将4个不同频率(79.2GHz,85.2GHz,91.8GHz和96GHz)的微波耦合在一起,通过同一个天线发射。反射波由两个极向分离(～5cm)的天线接收,通过下变频技术实现外差测量。通过对两个极向天线接收的信号进行相关分析,获得芯部湍流垂直速度。对2018年低约束模式(L模)放电进行分析发现,在电子回旋共振加热(ECRH)等离子体中,芯部湍流垂直速度在电子逆磁漂移方向。而在注入同向中性束(co-NBI)后,芯部湍流垂直速度变为离子逆磁漂移方向。     

中国聚变工程实验堆水冷包层钢构件流道成形控制研究

针对CFETR水冷包层流道钢构件热等静压制备时易变形压塌问题,利用单轴扩散焊设备开展了焊接工艺参数优化试验。在此基础上,重新设计了流道焊接界面位置和尺寸,用两步热等静压扩散焊法制备出了流道变形可控的平板型第一壁钢构件模块。优化试验表明,低活化钢试样的固相扩散焊温度需高于950℃,焊后经过760℃/60min回火热处理试样力学性能可以得到有效回复。