L-M非线性拟合的TDLAS氧气测量研究

氧气浓度是工业生产过程中重要监测参数,采用可调谐二极管激光吸收光谱法(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS),结合波长调制技术,可以实现对现场氧气浓度的高精度在线监测,利用氧气位于760 nm处的特征吸收峰进行了氧气浓度的测量。由于激光具有很强的相干性,所以TDLAS技术的检测灵敏度受到光学干涉噪声的严重制约,特别在低浓度时,光学干涉引起的基线起伏使得提取吸收峰波形信号时出现较大误差,影响了TDLAS分析仪的监测灵敏度。针对这一情况,采用了Levenberg-Marquardt非线性拟合算法,并且利用了吸收谱线线型——洛伦兹线型的导数形式对波长调制后获得的二次谐波波形信号进行拟合,提取波形信息。另一方面Levenberg-Marquardt非线性拟合方法需要有大量的计算,为了使研制的TDLAS分析仪能够实现现场的实时监测,采用了支持浮点运算的DSP的C28系列芯片进行数据处理,实现仪器在现场实时监测的功能。实验结果表明,该算法能够有效提取二次谐波信号的吸收峰特征值、克服背景噪声影响,由算法反演得到的氧气浓度与实际浓度的线性比值为1.01,浓度测量的线性误差为1.18%。     

多孔介质渗透率的NMR测定

介绍了利用NMR T₂ 弛豫数据求取岩心物性参数--渗透率的方法. 国外学者在分析了大量数据的基础上,建立了3种由T₂ 弛豫数据计算渗透率的模型,分别简称为SDR,Coates-cutoff和Coates-sbvi. 其中SDR模型不受束缚水计算方法的影响,但对岩心孔隙中流体的性质很灵敏,比较适合于水基泥浆地层. coates-cutoff和Coates-sbvi模型对束缚水的计算精度很敏感,可动和不可动流体孔隙体积的测定对渗透率的计算结果影响也很大. 此外,这三种模型对于低渗透率岩石的计算误差都较大. 通过对不同类型岩心的T₂ 弛豫特性和用常规方法测得的渗透率进行系统分析,在SDR模型的基础上所建立的渗透率测定方法（SDR-REV）有三个可调整参数,计算渗透率适用范围更大,计算的结果与常规实验值更接近. 把SDR-REV方法用于砂岩、砾岩、凝灰岩和火成岩四类岩心样品渗透率的测定,说明SDR-REV方法具有更普遍的适用性. 特别是对于中国普遍存在的低渗透岩心,测定结果更为准确.     

基于Hough变换的椭圆检测算法

为了实现光电仪器对椭圆形目标的准确识别与跟踪,基于Hough变换提出了一种新的椭圆检测算法。该算法随机采样2点,再利用椭圆极和极弦的性质来搜索第3点并筛除大量无效采样;然后,以这3点为中心作正方形窗口,用窗口内的所有点来拟合椭圆方程。在验证候选椭圆时,提出了一种新方法来判断边缘点是否在椭圆上,并且给出了确定真实椭圆的自适应阈值。实验显示,该算法的平均长度误差为0．5pixel,平均角度误差为0．6°,平均耗时为79ms,表明该算法精度高,速度快,检测性能较好。     

CEST成像不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用比较

本文通过比较7 T场强下化学交换饱和转移（chemical exchange saturation transfer,CEST）成像技术不同量化方式在急性帕金森氏病小鼠模型研究中的应用效果,探讨了客观无创的帕金森氏病研究方案.使用Bruker PharmaScan 7 T小动物磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging,MRI）扫描仪,对经1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine,MPTP）急性造模前及造模后第3、10天的小鼠黑质、皮层及海马进行扫描,计算弛豫时间T₁、T₂、MTR_asym（magnetization transfer ratio based on asymmetry analysis）、MTR_rex（magnetization transfer ratio yielding Rex）、AREX（apparent exchange-dependent relaxation）及5池拟合后的胺峰面积Area_amine、酰胺峰面积Area_amide.结果显示仅黑质中融合了倒Z谱分析和5池洛仑兹拟合所得的量化指标MTR_rex、AREX及Area_amine在造模后显著减小,与黑质免疫组化结果一致,而T₁、T₂以及基于Z谱非对称性分析的MTR_asym未见统计学差异,这表明此量化方式消除了直接饱和效应及磁化转移效应的影响,准确性上要优于Z谱非对称分析法,更能正确地提示帕金森氏病黑质的变化.     

用 O r i g i n进行线性拟合并修正系统误差

介绍了用 M i c r o c a lO r i g i n软件进行实验数据处理与线性拟合并进行系统误差修正的具体方法. 以验 证马吕斯定律实验中入射光振动方向与检偏器主截面之间的夹角θ和通过光电探测器探测到的光电流强度 I θ的数 据处理以及I θ ~c o s 2 θ线性拟合为例, 并找出系统误差, 对测量结果进行修正, 展现了 O r i g i n软件的便捷、 高效、 直 观等优点     

基于共焦显微拉曼的柑橘黄龙病无损检测研究

黄龙病危害柑橘果树日益严重,对柑橘黄龙病进行快速检测研究具有重大意义。采用拉曼光谱技术,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法探讨快速诊断柑橘黄龙病及病情类别的可行性。获取柑橘叶片拉曼光谱并进行普通PCR鉴别分为轻度、中度、重度、缺素和正常5类。在715～1 639.5 cm-1范围内采用一阶导,基线校正(Baseline)和多项式拟合三种方法扣除光谱背景,突显叶片拉曼光谱特征峰。多项式拟合方法分别进行了2次,3次和4次拟合,与一阶导和基线校正两种扣除背景方法进行比较,结合最小二乘支持向量机(LS-SVM)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)建立判别模型。经比较发现,多项式拟合方法扣除光谱背景效果均好于另外两种方法,其中用2次多项式拟合的PLS-DA模型的效果最好,预测相关系数(R_P)为0.98,预测均方根误差(RMSEP)为0.67,总误判率最小为0。基线校正扣除光谱背景的LS-SVM模型效果最差,总误判率最大为40%。研究结果表明,利用拉曼光谱技术对柑橘黄龙病进行快速识别研究具有一定的可行性,为柑橘黄龙病无损检测研究提供一种新途径。     

谱线分离技术的理论基础和实验研究

对能谱分析中光电子能谱重叠的原因做了深入地分析,得出了影响光谱质量在于仪器采样率低等原因,在此基础上重点给出了谱峰分离技术的理论依据──卷积法。利用仪器线型函数去卷积和高斯拟合,计算的结果与实验测量结果的对比表明,卷积法在谱线分离技术中的应用是比较成功的,它能使畸变光谱更接近实际光谱,使计算出的物理量更接近实际值,结果更精确。     

“追戏”问题一简单解法

“追戏”问题： 有n（n≥3）个质点A1,A2,…,An分别位于外接圆半径为r的正n边形的各顶点上,在t=0时刻,这n个质点开始按逆时针方向依次紧盯追逐．     

Four-step DOAS calibration method of SO_2 in flue gas

SO2 monitoring in the flue gas of a coal burning boiler is important for environmental protection. The non- linearity of practical condition causes deviation from theoretical law. On the basis of the Lambert-Beer Law, a new four-step calibrntion method is introduced. This method includes cross section interpola- tion, weighting spectral region combination, acquiring the spectrum with new calibration devices, and least-square fitting. Compared with conventional methods, this new method is low cost, convenient, and accurate. In the proof test, SO2 samples with different concentrations are measured. The average errors are less than 1.5%, while the maximum deviation is less than 4.5%.     

光子晶体空气孔中质量分数对其禁带宽度影响的仿真分析

为了掌握光子晶体空气孔中液体质量分数对禁带宽度的影响,利用平面波展开法研究了由椭圆形空气孔介质周期性排列的长方晶格光子晶体在不同偏振模式下的禁带宽度。数值模拟显示:溶液的质量分数变化与光子晶体带隙宽度或输出功率变化接近线性关系,而线性相关程度受填充空气孔内液体质量分数的影响。进行了多组参数比对与优化,最终获得了线性度最高的禁带宽度和输出功率与溶液质量分数的对应关系。基于这个对应关系,提出了基于光子晶体带隙宽度测量的溶液质量分数检测方法。该方法可被应用于各蛋白质聚集探测、快速检测气体或液体质量分数、DNA检测等领域。