检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 506-511页

作者：张慧王书涛张立娟商凤凯张艳李明珊王玉田燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控... 详细信息

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控化妆品质量,对化妆品中酚酸类物质的检测显得尤为重要。许多研究人员也为此做了相关工作,以色谱法为主的先分离后分析的方法取得了一定的成功,但是费时、费料、操作复杂等缺点也十分明显;三维荧光光谱技术具有较高的灵敏度,但是荧光干扰和光谱重叠对检测有较大的影响,针对复杂的化妆品样本往往无法得到理想的效果。为实现化妆品中酚酸类物质的同时定性定量检测,文章将三维荧光光谱技术与化学计量学的四维校正(也称三阶校正)相结合,在保证高灵敏度的情况下,克服未知干扰和数据共线性的影响。首先,在咖啡酸(caffeic acid,CA)、对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid,p-HA)、对苯二酚(hydroquinone,HQ)的线性范围内选取合适的浓度,分别在7.00,7.30,7.50和7.80四种pH值下配制校正样、验证样和化妆品样,这样就得到了激发-发射-pH-样本(EX-EM-pH-Sample)四维数据阵。其次,为验证pH值对荧光强度的影响,选取320 nm作为激发波长,得到咖啡酸在四种pH值下的发射波长,发现咖啡酸的荧光强度随着pH值的增加而升高,表明引入pH值作为第四维的合理性。最后,选择合适的组分数将四维数据阵用交替惩罚四线性分解算法(alternating penalty quadrilinear decomposition,APQLD)进行分解和预测,将分解的光谱与实际光谱比较,将预测的浓度与实际浓度比较。实验结果显示无论是验证样还是化妆品样,分解光谱均能与实际光谱相吻合,验证样的平均回收率(AR)为100.4%~103.5%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.06;化妆品样平均回收率(AR)为100.0%~102.2%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.08。与色谱法研究相比回收率高出大约4%,且操作简便省时省力,灵敏度高;与二阶校正方法相比,都可以实现在未知干扰下对复杂化妆水体系中多个组分的同时分析,以“数学分离”代替“物理化学分离”,快速、高效、经济、环保;且三阶校正可以克服一定的数据共线性问题,在一定程度上提高了灵敏度。

关键词：酚酸类物质三维荧光光谱交替惩罚四线性分解算法

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基于多层面压缩深度神经网络的轴承故障诊断

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电子测量与仪器学报 2022年第7期36卷 189-198页

作者：刘钊孙洁娣温江涛燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省信息传输与信号处理重点实验室秦皇岛066004 燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对在资源有限的工业环境中难以应用基于深度神经网络的故障诊断模型的问题,提出一种压缩深度神经网络的轴承故障诊断方法,将结构化剪枝、非结构化剪枝、参数量化及矩阵压缩多层面处理相结合,实现了网络多级压缩。首先用结构化剪枝剔... 详细信息

针对在资源有限的工业环境中难以应用基于深度神经网络的故障诊断模型的问题,提出一种压缩深度神经网络的轴承故障诊断方法,将结构化剪枝、非结构化剪枝、参数量化及矩阵压缩多层面处理相结合,实现了网络多级压缩。首先用结构化剪枝剔除卷积层中输出低秩特征图对应的滤波器;再用非结构化剪枝去除全连接层中非重要性连接;最后通过对权重矩阵的参数量化减少参数表示所需比特数,并结合权值矩阵压缩存储方法进一步减小了网络的参数存储量。实验表明提出的压缩方法在保证较高诊断准确率的前提下,极大减少了网络的参数存储量和浮点运算量,缩短了网络训练时间,加快了网络响应速度,为深度神经网络方法的工业实际应用进行了有益探索。

关键词：轴承故障诊断深度学习模型压缩网络剪枝参数量化

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基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法研究

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计量学报 2021年第5期42卷 681-688页

作者：孙超孔雪华高军陆凯旋杜鹏翔燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

目前,关于双激素人工胰脏子系统切换机制的研究较少,并且现有研究在运行效率和群体控制质量上有待提高。以三支决策理论和模型预测控制算法为依托,提出一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法。该算法利用三支决策理论设计3... 详细信息

目前,关于双激素人工胰脏子系统切换机制的研究较少,并且现有研究在运行效率和群体控制质量上有待提高。以三支决策理论和模型预测控制算法为依托,提出一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法。该算法利用三支决策理论设计3个子系统之间的切换规则,该规则通过设计包含经济代价和高低血糖风险的代价矩阵,计算切换到每个子系统的决策风险值,确保最终切换到风险值最小的子系统。利用UVA仿真平台对33位虚拟病人进行实验并从多方面对仿真结果进行分析,证明该算法能很好地将血糖控制在正常范围内,在跟踪误差、风险指数、运行效率和对多个病人的群体控制质量上取得了良好的效果。

关键词：计量学双激素人工胰脏切换规则三支决策理论模型预测控制 UVA仿真平台

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基于相对波动的自适应信号融合算法

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计量学报 2021年第6期42卷 799-805页

作者：潘作舟孟宗张光雅石颖樊凤杰燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对传统随机加权算法在目标信号为变量时,总均方误差远大于信号为常量时的情况,提出了一种改进的自适应随机加权算法。该算法利用所采信号的相对波动值自适应地调整当前采集信号与历史采集信号间的比例关系,得到更加接近真值的估计值... 详细信息

针对传统随机加权算法在目标信号为变量时,总均方误差远大于信号为常量时的情况,提出了一种改进的自适应随机加权算法。该算法利用所采信号的相对波动值自适应地调整当前采集信号与历史采集信号间的比例关系,得到更加接近真值的估计值。由于相对波动值可以根据信号变化情况自主调整,因此可以和传统的随机加权算法进行良好的结合。数值模拟证明了所提融合方法的有效性。

关键词：计量学多传感器信号融合随机加权算法自适应相对波动故障诊断

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基于神经网络的阿尔茨海默病脑电诊断应用现状

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生物医学工程学杂志 2022年第6期39卷 1233-1239,1246页

作者：刘毅(综述) 李振阳(综述) 危志伟(综述) 徐永红(综述) 谢平(综述) 王玉琳(综述) 刘沁爽(综述) 李昕(审校) 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学康养产业技术研究院河北秦皇岛066004 秦皇岛市第一医院河北秦皇岛066004

脑电信号是脑神经电生理活动的总体反映,具有安全、高效、实时、动态等优点。随着机器学习相关研究的开展与推进,基于神经网络的阿尔茨海默病自动诊断正成为脑电分析研究热点。本文从前馈神经网络入手,比较分析了循环神经网络、卷积神... 详细信息

脑电信号是脑神经电生理活动的总体反映,具有安全、高效、实时、动态等优点。随着机器学习相关研究的开展与推进,基于神经网络的阿尔茨海默病自动诊断正成为脑电分析研究热点。本文从前馈神经网络入手,比较分析了循环神经网络、卷积神经网络和深度信念网络等神经网络模型的结构特性及其在阿尔茨海默病诊断中的性能表现,并探讨了该研究在未来可能面临的挑战和研究趋势,期望为神经网络在阿尔茨海默病脑电诊断的临床应用提供有价值的参考。

关键词：阿尔茨海默病脑电诊断神经网络深度学习

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基于三维荧光光谱法和PARAFAC对多环芳烃定性定量分析

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 494-500页

作者：王书涛李明珊王玉田吴兴程琪车先阁朱文浩燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室

三维荧光光谱法在研究多环芳烃(PAHs)类物质的荧光信息时起到了重要作用。多环芳烃类物质具有致癌性,难降解性,多由尾气排放,垃圾焚烧产生,危害着人类健康及环境,因此人们不断探索对多环芳烃检测的方法。实验选取多环芳烃中的苊和萘作... 详细信息

三维荧光光谱法在研究多环芳烃(PAHs)类物质的荧光信息时起到了重要作用。多环芳烃类物质具有致癌性,难降解性,多由尾气排放,垃圾焚烧产生,危害着人类健康及环境,因此人们不断探索对多环芳烃检测的方法。实验选取多环芳烃中的苊和萘作为检测物质,利用FLS920荧光光谱仪,为避免荧光光谱仪本身产生的瑞利散射影响,设置起始的发射波长滞后激发波长40 nm,设置扫描的激发波长(λex)范围为:200~370 nm,发射波长(λem)范围为:240~390 nm,对多环芳烃进行荧光扫描获取荧光数据,采用三维荧光光谱技术结合平行因子算法对混合溶液中的苊和萘进行定性定量分析。实验选用的苊和萘均购于阿拉丁试剂官网,配制浓度为10 mg·L-1的一级储备液,再将一级储备液稀释,得到苊和萘浓度为0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4和4.5 mg·L-1的二级储备液,并将苊和萘进行混合。在进行光谱分析前需要对苊和萘的光谱进行预处理,采用空白扣除法扣除拉曼散射的影响,并采用集合经验模态分解(EEMD)消除干扰噪声。实验测得苊存在两个波峰,位于λex=298 nm,λem=324/338 nm处,萘存在一个波峰,位于λex=280 nm,λem=322 nm处。选用的PARAFAC算法对组分数的的选择很敏感,因此采用核一致诊断法预估组分数,估计值2和3的核一致值都在60%以上,分别对混合样品进行了2因子和3因子的PARAFAC分解,将分解后得到的激发发射光谱数据和各组分浓度数据进行归一化处理,并绘制光谱图,与归一化处理后的真实的激发发射光谱图和各组分浓度图进行对比。同时将PARAFAC得到的混合样本的预测浓度,通过计算回收率(R)和均方根误差(RMSEP)来判定定量分析的准确度。选择2因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.7%和96.7%,平均回收率分别为101.8%和98.9%,均方根误差分别为0.0187和0.0316;选择3因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.3%和95.8%,平均回收率分别为97%和102.5%,均方根误差分别为0.033和0.116,由三项指标可得选用2因子进行定性定量分析的效果明显好于选用3因子。分析实验结果表明,基于三维荧光光谱法和PARAFAC算法对混合样品进行定性定量分析,能够有效的判定混合样品的类别,同时能够成功的预测出混合样品的浓度。

关键词：三维荧光光谱多环芳烃集合经验模态平行因子算法

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三维荧光光谱技术结合交替残差三线性化算法检测成品油污染物

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电子测量与仪器学报 2022年第1期36卷 62-69页

作者：程朋飞朱燕萍潘金燕王福斌陈至坤王玉田华北理工大学电气工程学院唐山063210 燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室秦皇岛066004

油类污染物是危害生态环境的主要因素之一,混合油类污染物的精确识别与测量对于环境监测具有重要意义。针对混合油类污染物光谱组分严重重叠,难以采用化学方法进行分辨的问题,研究采用三维荧光光谱技术结合交替残差三线性化(alternating... 详细信息

油类污染物是危害生态环境的主要因素之一,混合油类污染物的精确识别与测量对于环境监测具有重要意义。针对混合油类污染物光谱组分严重重叠,难以采用化学方法进行分辨的问题,研究采用三维荧光光谱技术结合交替残差三线性化(alternating residuals trilinearization,ART)算法检测油类污染物。ART算法是对平行因子的改进,无需预先设定因子数。搭建三维荧光光谱检测系统,研究0#柴油、97#汽油和煤油的三维荧光光谱特征。配置30组0#柴油、97#汽油和煤油的SDS胶束溶液,采用ART算法对混合油类污染物散射消除后的三维荧光光谱数据进行解析,实验结果表明ART算法对0#柴油、97#汽油和煤油的平均回收率分别为103.6%、97.32%和99.86%,解析得到的3种成分光谱与真实光谱吻合度较高,定性和定量分析均表明,三维荧光光谱结合ART算法是一种有效的成品油污染物检测方法。

关键词：交替残差三线性三维荧光光谱油类污染物二阶校正检测

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三维荧光光谱结合GA-SVM对多环芳烃的分类鉴别

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光谱学与光谱分析 2020年第4期40卷 1149-1155页

作者：王书涛刘娜程琪车先阁李明珊崔凯王玉田燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室河北秦皇岛066004

多环芳烃(PAHs)作为一种芳香族化合物,普遍存在于人们的生产生活中,它具有强烈的致癌性,威胁着人们的生命和健康。所以,对多环芳烃实施简洁、高效、精确的检测方法很有必要。根据常见的多环芳烃类型,选取多环芳烃萘(NAP)、芴(FLU)、苊(A... 详细信息

多环芳烃(PAHs)作为一种芳香族化合物,普遍存在于人们的生产生活中,它具有强烈的致癌性,威胁着人们的生命和健康。所以,对多环芳烃实施简洁、高效、精确的检测方法很有必要。根据常见的多环芳烃类型,选取多环芳烃萘(NAP)、芴(FLU)、苊(ANA)的固体粉末状物质作为实验样本。取NAP, FLU和ANA粉末各1 g溶于少量的甲醇(光谱级)溶液,然后转移到100 mL的去离子水溶液中,配置PAHs标准溶液。采用FS920荧光光谱仪,实验中为避免荧光光谱仪本身产生的瑞利散射影响,设置起始的发射波长滞后激发波长10 nm。以标准溶液为基准,获取ANA, NAP和FLU单质的水溶液的荧光光谱图。在标准溶液的基础上,配置0.1 mg·mL^-1的单质水溶液,然后将ANA与NAP, FLU分别取不同的体积相互混合形成两种混合溶液,各自形成16种不同浓度比例的混合溶液,再取不同体积的三种溶液相互混合,摇匀震荡,最后一共形成48种不同体积比例的混合溶液。最后将实验数据输入Matlab中得到苊萘、苊芴、苊芴萘混合溶液的荧光光谱,发现混合溶液的激发波长在260~320 nm、发射波长300~380 nm波长范围内,最佳发射波长的位置相似,荧光峰对应的激发波长有大部分重叠。针对荧光光谱不能直接辨别混合物的种类的不足,将基于遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)应用于多环芳烃混合物种类的检测中,将数据随机打乱,并且将遗传算法的终止进化代数设为200、训练数据和预测数据分别为36个和12个,得到训练结果的准确率为95.42%。将实验结果对比分析普通支持向量机和BP神经网络,结果表明,基于遗传算法优化的支持向量机分类误差较小,能比较准确的分辨混合物的种类。

关键词：三维荧光光谱遗传算法支持向量机多环芳烃

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基于时变啮合刚度的裂纹故障齿轮振动特征分析

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机械工程学报 2020年第17期56卷 108-115页

作者：孟宗石桂霞王福林詹旭阳樊凤杰燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿... 详细信息

齿轮系统在复杂的工况条件下,容易产生裂纹故障,对正常运转造成困难。时变啮合刚度作为齿轮传动系统重要内部激励之一,刚度的变化能够良好地反映齿轮的动力学响应,因此使用精确的刚度算法能够有效地进行齿轮系统动力学特征分析。考虑齿轮过渡曲线函数,通过分析完整的齿廓曲线,采用势能法计算齿轮时变啮合刚度,研究10种不同裂纹长度的刚度变化。考虑时变啮合刚度和齿间滑动摩擦,建立6自由度齿轮系统动力学模型,利用Runge-Kutta法仿真求解齿轮不同裂纹长度时的动力学响应。通过分析位移响应发现齿轮存在裂纹时会产生冲击特征,随着裂纹长度增加,冲击特征越来越明显。最后比较分析了多种统计指标随裂纹扩展程度的变化趋势,结果表明峭度指标对故障特征最为敏感。

关键词：时变啮合刚度轮齿裂纹齿轮动力学模型振动特征分析

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基于改进奇异值分解滤波和谱峭度的滚动轴承故障诊断

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中国机械工程 2020年第20期31卷 2420-2428页

作者：孟宗刘子涵吕蒙燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室秦皇岛066004

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效... 详细信息

针对含噪信号的有效奇异值个数难以确定的问题,提出了一种改进的奇异值分解降噪方法——奇异值累积法。该方法通过计算奇异值的实际下降值与奇异值平均下降速度累积量的差值,并取该差值最大值点的位置作为有效奇异值的分界点来确定有效奇异值的个数。在此基础上,提出了一种基于奇异值累积法与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断方法。采用奇异值累积法对原信号进行降噪处理,然后利用快速谱峭度确定滤波器中心频率及带宽,通过分析频段包络谱中明显的频率成分来诊断故障。该方法可以有效去除信号中的噪声,使得到的峭度值所反映的故障冲击更接近实际情况。对含内圈、外圈故障的滚动轴承实验数据进行分析,实验结果表明,相比快速谱峭度的故障诊断方法,该方法具有更好的故障识别效果。

关键词：滚动轴承故障诊断奇异值分解有效奇异值快速谱峭度

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