基于透射光谱的水体含沙量在线监测技术研究

水体含沙量监测一直是水文观测及水中建设施工的重要观测内容,实时有效地监测水体含沙量具有重要实际价值。传统人工测量方法效率低下,无法实时监测,基于超声波等仪器监测方法虽可实现水体含沙量的实时测量,但在安全性、稳定性和测量范围上各有缺点。而基于光谱法进行物质含量监测的技术具有快速、无损、精确高效等优点,近年来被广泛应用于各领域,为水体含沙量在线监测技术提供新的思路与方法。但直接透射光谱法易受光源的不稳定和外界的杂散光的干扰,产生光谱噪声,同时由于仪器设备的光强饱和度,其测量量程存在限制。基于此,重点研究直接透射光谱噪声处理和多段标定技术,设计了一种基于透射光谱的水体含沙量快速大量程在线监测系统。首先基于朗伯-比尔基本定律理论分析水体含沙量与透射光强度之间的关系,然后利用比色皿支架实验室搭建了水体含沙量监测试验系统,配制不同含沙比例的标准溶液,进行强度-含沙量实际相关度标定测试。为克服光谱噪声影响,采用小波阈值去噪算法对原始透射光谱进行预处理,使用sym7小波基,极小极大阈值选择规则和7次小波分解次数,消除光谱噪声;设置不同积分时长,采用多段标定的方式实现了从4%到22%含沙量的大量程测量,并在算法中实现标定函数与测量量程自动匹配。结果表明标定曲线R平方值均在0.99以上,线性度良好,与理论相符合。最后对设计的水体含沙量在线监测系统进行实际精度测试,结果表明在大量程测量范围的测量误差均控制在0.4%以下,全量程误差均值为0.173%,误差标准差为0.115%,可满足工程实际需求。因此提出一种大量程的水体含沙量在线监测系统,并试验验证了系统测量准确度,可以用于水体含沙量实时在线监测。     

Calibrating a nanoindenter for very shallow depth indentation using equivalent contact radius

Nanoindenter tips are usually modelled as axisymmetric cones, with calibration involving finding a fitting function that relates contact area to contact depth. For accurate calibration of shallow depth indentation, this is not ideal because it means that deeper indents tend to dominate the fitting function. For an axisymmetric object, it is always possible to define an equivalent contact radius (which, in the case, of nanoindentation is linearly related to the reduced modulus) and to obtain a fitting function that relates this equivalent contact radius to indentation depth. The equivalent contact radius approach is used here to provide shallow depth calibration of a nanoindenter tip at three separate times. The advantage of the equivalent contact radius methodology is that it provides a clearer physical interpretation of the changes in tip shape than a conventional area-based fit. We also show that the minimum depth for a reliable hardness measurement is obtainable and increases as the tip blunts with age but that consistent measurements of very near surface elastic moduli can be made if the blunting of the tip over time is fully accounted for in the tip area function calibration.     

Sparse models by iteratively reweighted feature scaling: a framework for wavelength and sample selection

In the past decade, there has been an increase in the use of sparse multivariate calibration methods in chemometrics. Sparsity describes a parsimonious state of model complexity and can be defined in terms of a subset of samples or covariates (e.g., wavelengths) that are used to define the calibration model. With respect to their classical counterparts such as principal component regression or partial least squares, sparse models are more easily interpretable and have been shown to exhibit non‐inferior prediction performance. However, sparse methods are still not as fast as the classical methods in spite of recent numerical advances. In addition, for many chemometricians, sparse methods are still “black‐box” algorithms whose internal workings are not well understood. In this paper, we describe a simple framework whereby classical multivariate calibration methods can be iteratively used to generate sparse models. Moreover, this approach allows for either wavelength or sample sparsity. We demonstrate the effectiveness of this approach on two spectroscopic data sets. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Multivariate calibration maintenance and transfer through robust fused LASSO

This article studies calibration maintenance and transfer to build a statistical model that is able to predict analyte concentrations by a set of spectra. Noticing that the wavelength atoms are naturally ordered in a meaningful way, we propose a novel robust fused LASSO (RFL) based on high‐dimensional sparsity techniques and a recent Θ‐IPOD technique for robustification. This new approach can attain simultaneous wavelength selection and grouping as well as outlier identification, without any human intervention. An efficient and scalable algorithm is developed on the basis of the alternating direction method of multipliers. The obtained RFL model is sparse and shows improved prediction performance over the LASSO and ridge regression. Our results reveal that wavelengths can be combined into blocks, in a smart manner, to enhance the interpretability and reliability for super‐resolution spectral analysis. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

太赫兹脉冲技术及其在宽带示波器计量方面的研究

介绍了太赫兹脉冲技术在宽带示波器计量校准方面的应用。首先介绍了宽带示波器上升时间和带宽的校准原理,然后介绍基于光电技术的太赫兹脉冲的产生和测量技术,最后利用实验室现有的条件对50GHz和70GHz取样示波器上升时间进行了校准,测试结果表明用该方法产生的太赫兹脉冲是校准宽带示波器的有效方法之一。     

基于LabVIEW的短波红外焦平面相对响应光谱测试系统

搭建了一套适用于短波红外焦平面的相对响应光谱自动测试系统。系统测试程序在LabVIEW虚拟仪器开发环境下完成,具备光栅单色仪的控制、数据采集处理与存储等功能。系统采用单光路标准代替法实现了相对响应光谱的校准。测试了InGaAs短波红外线列焦平面,得到了每个像元校准后的相对响应光谱,提取了峰值波长、截止波长等参数在线列上的分布情况,实现了对焦平面全像元的相对响应光谱测试。     

高精度激光三角位移测量系统误差分析

激光三角测量方法因其具有结构简单、非接触、信号处理便捷等特点而得到广泛应用。针对工程应用中提出的高精度、大工作距离的测量要求,从激光三角位移传感器结构、光斑定位不确定度和定标方法等方面进行分析,分别讨论了各个因素对于测量精度的影响,并提出了优化方案。经实验验证,该激光三角位移测量系统在110mm的工作距离下测量误差小于1.2μm,优于在同等工作条件下的商用激光三角位移传感器。     

RGW-Vergleich der Normalmeßeinrichtungen zur Darstellung und Weitergabe der Einheit der Exposition von Quantenstrahlung im Röntgen-Anregungsspannungsbereich von 60 bis 250 kV

Es wird über einen Vergleich der Normalmeßeinrichtungen zur Darstellung der Expositionseinheit von Quantenstrahlung für Röntgenstrahlung im Anregungsspannungsbereich von 60 bis 250 kV im Rahmen der Ständigen Kommission des RGW für Standardisierung berichtet, an dem die metrologischen Staatsinstitute der UdSSR (WNIIM), der VRP (PKNMiJ), der UVR (OMH) und der DDR (ASMW) beteiligt waren.

Für den Vergleich wurden drei kleinvolumige Hohlraumionisationskammern als Übertragungsnormale verwendet, für die durch Anschluß an die Normabneßeinrichtungen die Kammerkonstanten zu bestimmen waren. Die Meßergebnisse zeigten, daß die Abweichungen der in den beteiligten Ländern ermittelten Werte vom RGW-Mittelwert unter 1% lagen.     

Zur Rationalisierung der Eichung medizinischer Dosimeter

Die Prüfung medizinischer Dosimeter auf Richtigkeit ihrer Anzeige erfolgt im allgemeinen nach der Substitutions-methode. Normal und Prüfling befinden sich dabei nach-einander am gleichen Ort im Strahlungsfeld. In den Fällen, in denen mit mehr oder weniger großen zeitlichen und räumlichen Veränderungen des Strahlungsfeldes zu rechnen ist und dadurch unzulässig große Fehler bei der Übertragung entstehen können, ist vor der Strahlungsquelle eine sogenannte Monitorkammer in der Weise angeordnet, daß sie vom gleichen Strahlungsbündel durchsetzt wird, welehes nacheinander einmal in die Normalkammer eintritt und zum anderen die Ionisationskammer des zu prüfenden Dosimeters durchstrahlt. Dadurch wird gewährleistet, daß gleiche Expositionswerte auf Normal und Prüfling über-tragen werdon [1].     

Grundlagen der absoluten Energiedosismessung von Quanten- und Elektronenstrahlung bis 50 MeV

Die Energiedosis wird heute als die wichtigste dosimetrische Große angesehen. Für sehr viele Anwendungszwecke ionisierender Strahlung gibt es einen einfachen Zusammenhang zwischen dieserGröße und der beobachteten Strahlenwirkung. Ausgehend von der Definition wird die Messung der Energiedosis bei Sekundärelektronengleichgewicht und bei Fehlen dieser Voraussetzung behandelt. Zur Absolutbestimmung der Energiedosis – wobei zugleich auch noch die für ein Standardverfahren erforderliche Genauigkeit erreicht wird – kommen gegenwärtig vor allem Kalorimeter, Ionisationskammern sowie chemische Dosimeter in Frage. Die genannten Verfahren werden kurz behandelt, die Anforderungen an ihre Realisierbarkeit erläutert. Auf Übergangslosungen, die für Elektronen- bzw. Quantenenergien größer ca. 3 MeV anwendbar sind, wird verwicsen.