手持式LIBS结合随机森林用于鱼产品的快速鉴别分析

中国是水产品生产和消费大国。由于不同鱼产品的品质和价格差距悬殊,近缘鱼类外观质地相似等特点,鱼产品掺假和错贴标签的现象频发,直接损害了消费者的消费和健康权益,因此实现鱼产品品种品质的快速检测具有重要的现实意义。激光诱导击穿光谱（LIBS）技术采用脉冲激光烧蚀样品表面产生激光诱导等离子体,通过探测等离子体的发射光谱实现待测样品元素组分的定性和定量分析,具有无需（或少量）样品预处理、多元素同时检测,分析速度快的优势,在食品快速检测分析方面具有很大的应用潜力。将LIBS技术结合随机森林（RF）算法用于不同种类鱼产品快速鉴别分析。首先对6种鱼肉样品进行压片处理,采用手持式LIBS分析仪采集其光谱数据,可探测到清晰的C、Mg、CN、Ca、Na、H、K、O等元素组分的特征谱线。将原始光谱数据进行归一化预处理,采用主成分分析方法（PCA）进行聚类,发现海水鱼和淡水鱼样品可以区分,而不同海水鱼之间和不同淡水鱼之间的样品则难以有效区分,说明PCA方法对鱼肉LIBS光谱分类能力有限。之后采用非线性的随机森林算法建立分类模型,经过优化RF模型的决策树个数与决策深度,得到鱼肉样品的整体识别正确率为90%。为进一步提高模型识别精度和分析效率,通过RF模型输出的变量重要性进行光谱特征提取,识别正确率提高到94.44%,且模型输入变量由23 431个减少到597个,模型运算时间显著降低。表明RF模型结合变量重要性提取可以很好地将LIBS光谱中变量重要性高、对分类贡献大的弱信号提取出来,有效剔除了谱线噪声、背景、以及其他不相关变量的干扰,提高模型的识别精度和分析效率。也验证了手持式LIBS设备结合机器学习方法用于市场鱼产品快速鉴别分析的可行性。     

激光散斑时间漂移效应研究

报道了激光散斑时间漂移效应.引入了散斑模型,接收面上散斑场复振幅的强度和位相的统计性质证明了模型的合理性.基于此模型和相关算法,模拟了所有可能导致激光散斑时间漂移效应的物理因素的影响.模拟结果显示两个因素起主要作用.通过巧妙地改变VCSEL和CCD的工作状态,也证明了两个因素其主要作用,即激光器对表面的加热引起的表面膨胀和CCD的热效应带来的噪声增加.相比之下,其他因素仅仅会带来散斑图像的微小变化.     

基于多纵模自混合效应的激光器腔体温度测量实验教学研究

监测激光器的腔体温度对保证激光器的良好运行至关重要,本文利用激光自混合干涉技术对半导体激光器的腔体温度进行了监测。与传统激光器温度监测方法相比,该方法结构简单、成本较低,在实验教学中可操作性及可拓展性较强,丰富了实验教学内容,可提高学生科研实验能力及增强学生发散性思维。     

基于Labview的迈克尔逊干涉仪测量空气折射率虚拟实验研究

对迈克尔逊干涉仪测量空气折射率干涉实验的物理特征进行了仿真研究并动态展示了实验结果.     

钛宝石激光抽运的被动锁模Tm:YAG陶瓷激光实验研究

本文采用连续钛宝石激光作抽运,掺杂浓度为6 at.%、长度为2.7 mm的Tm:YAG陶瓷作增益介质,通过引入半导体饱和吸收体获得了稳定的被动锁模运转.实验中获得的激光锁模功率为116.5 mW,中心波长为2007 nm,重复频率为109 MHz,通过自行搭建的腔外非共线强度自相关测量得到的脉冲宽度是55 ps.     

基于偏振模干涉的光纤光栅动态应变解调系统

基于保偏光纤中正交偏振模干涉,提出了一种简单、新颖的光纤光栅动态应变解调系统,并且通过实验证实了该方案的可行性。该解调系统光学核心部分仅由一段带有反射镜的高双折射光纤和一个光纤起偏器构成。实验中动态应变解调分辨率达到了 ,频率范围为0.1Hz~7.9kHz微纳振动幅度信号获得了保真拾取。实验表明,该系统适合宽频率范围、微纳幅度的动态应变检测,为光纤光栅传感提供了一种简单、经济、适用范围更广的解调方案。     

基于激光自混合干涉效应的悬臂梁振动特性

针对悬臂梁振动系统特性研究要求,提出了一种基于激光自混合干涉效应的极值点模型测量方法。该测量方法相对传统测量方法具有简单、实效、成本低廉等优点。从Lang和Kobayashi建立的速率方程出发推导了极值点研究模型并利用蒙特-卡罗随机模拟方法对半周期极值点公式进行简化修正,获得了自由振动情况下悬臂梁振动固有频率阶数为第10阶,振幅特征参量为A10=B10=5.4601×10-13。     

基于LABVIEW的偏振光虚拟实验研究

针对大学物理偏振光试验中偏振光片偏振度较低、波片损坏严重的现实问题,利用Lab-VIEW设计并搭建了虚拟偏振光实验。同时对虚拟偏振光实验进行了讨论和分析,结果表明基于Lab-VIEW的虚拟偏振光实验,能够帮助学生迅速掌握产生和检验线偏振光、椭圆偏振光以及圆偏振光的方法,有助于培养学生的创新能力和科研兴趣。     

分析光度测量难点改进LED的性能测试与评估

与白炽灯、荧光灯等传统光源相比,发光二极管(LED)具有寿命长、光效高、功耗低及便于维修等优点,因此目前全球生产和使用LED呈现急速上升的趋势,随之而来的是对LED性能的测试和评估逐渐被提上日程.     

基于回音壁微球腔的共振现象实验教学设计研究

大学物理实验教学是巩固理工科类专业学生大学物理基础知识、培养其实验方法和创新技能的重要教学手段。本文探讨了将当前热门研究课题回音壁微腔中蕴含的共振现象引入到大学物理实验教学中，利用回音壁微球腔中共振模式的测量实验开展完整、新颖的实验教学设计和实验流程，达到丰富大学物理实验教学内容，同时提高学生分析问题、动手实践和创新思维能力的教学目的。