检索结果-内蒙古大学图书馆

控制理论与应用 2025年第2期42卷 412-418页

作者：尹荣荣朱华华刘思佳崔晓寒燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

传统无线传感器网络级联失效研究中未考虑丢包节点的全面影响,仿真模型也难以满足实验抗毁性测试要求.针对该问题,本文以节点的真实收包量为负载构建了网络级联失效模型,提出基于节点重要程度的抗毁性度量方法,并采用了Zigbee技术搭建... 详细信息

传统无线传感器网络级联失效研究中未考虑丢包节点的全面影响,仿真模型也难以满足实验抗毁性测试要求.针对该问题,本文以节点的真实收包量为负载构建了网络级联失效模型,提出基于节点重要程度的抗毁性度量方法,并采用了Zigbee技术搭建实测网络,对丢包节点存在下的级联失效现象和不同负载分配方式对级联的影响进行了实验分析.同时,对丢包节点对不同抗级联策略的影响进行了实验对比.实验结果表明,一定条件下节点的丢包行为对网络的级联失效有很大的缓解作用,不同的负载分配方式呈现出不同的级联失效特点.另外,在多数低速率无线传感器网络中,级联时保留丢包节点可提升网络的级联失效抗毁性.

关键词：无线传感器网络级联失效 Zigbee 丢包节点

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基于多浮标空间多特征融合的海水溶解氧浓度预测

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海洋学报 2025年第1期47卷 104-116页

作者：朱奇光申震李享魏祯乔文静张淋淞陈颖燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

溶解氧浓度是衡量海水水质的重要指标之一。为了及时掌握海水水质变化情况,降低海水污染风险及其带来的损失,建立海洋水质参数预测机制至关重要。为此,本文提出了一种基于浮标网络时空信息融合和改进生成对抗网络(Generative Adversaria... 详细信息

溶解氧浓度是衡量海水水质的重要指标之一。为了及时掌握海水水质变化情况,降低海水污染风险及其带来的损失,建立海洋水质参数预测机制至关重要。为此,本文提出了一种基于浮标网络时空信息融合和改进生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN)的海水溶解氧浓度预测模型,旨在整合监测区域内浮标网络的拓扑信息并实现浮标传感器的多特征融合。该模型利用图注意力网络(Graph Attention Mechanism,GAT)挖掘不同近邻点对目标节点的影响,计算邻接节点的权重,从而捕获浮标数据的时空特征;通过双头注意力机制与双时间尺度更新规则(Two Time-Scale Update Rule,TTUR)优化GAN预测网络及网络训练过程,改善生成对抗网络的训练速度平衡问题,提高生成器网络的拟合效果。以均方误差、均方根误差、平均绝对误差与决定系数为评价指标进行模型预测性能对比,结果表明,所提出模型的各项评价指标均优于其他模型,能够有效挖掘多浮标的空间信息,克服了传统方法在海水溶解氧浓度预测中存在的精度低、无法灵活利用历史空间数据、训练稳定性差和速度慢等不足,可为海洋水质监测及预测提供重要的技术支撑。

关键词：溶解氧浓度预测空间多特征融合 GAT GAN TTUR

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少模光纤的不同模式布里渊散射特性

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物理学报 2017年第2期66卷 176-182页

作者：张燕君高浩雷付兴虎田永胜燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频... 详细信息

少模光纤可以传输有限的正交模式,具有模间干涉小、模式易于控制等优点.基于少模光纤的布里渊散射传感器能够有效地减小多参量测量过程中的交叉敏感,实现多物理量的测量.本文基于波动光学理论对阶跃型少模光纤各个模式布里渊散射谱的频移、线宽、峰值增益等参数进行了分析.首先对少模光纤进行了模式分析,其次分析了少模光纤不同模式的频移、线宽、增益的数学模型,以及不同模式叠加的布里渊散射谱频移、线宽、增益.结果表明:少模光纤各模式布里渊散射谱的频移在10.19—10.23 GHz范围内,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射谱的线宽在32—34 MHz,且随模式阶数的减小而增加;各模式布里渊散射增益谱相对幅度因为模式阶数的减小而增大.少模光纤中各个模式布里渊增益谱和多模式联运布里渊增益谱均符合洛伦兹曲线分布,多模式联运导致布里渊增益谱线宽展宽,且多模式联运布里渊增益谱相对振幅一般小于单个模式的布里渊相对振幅.

关键词：少模光纤布里渊散射波动光学布里渊增益谱

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大孔柚子型微结构光纤探针的表面增强拉曼散射性能研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 527-533页

作者：李佳轩付子珍曹茜清胡志国付兴虎付广伟金娃毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检... 详细信息

随着光纤制备工艺以及纳米材料制备技术的发展,光纤探针已成为一种新型的表面增强拉曼散射(SERS)基底,通过在普通单模光纤或多模光纤上制备不同的结构并修饰相应的纳米材料,可以得到多种类型的光纤表面增强拉曼散射探针,并实现较好的检测效果。但受限于光纤本身的结构,普通光纤仅能利用端面或侧表面提供拉曼检测的“热点”区域,限制了其SERS性能的进一步提高。因此制备了大孔柚子型微结构光纤(MSF)表面增强拉曼散射(SERS)探针,其中大孔柚子型MSF SERS探针结构通过一段阶跃多模光纤与柚子型微结构光纤熔接制得。实验分别对自制的纳米银溶胶基底以及大孔柚子型MSF SERS探针的SERS性能进行检测。采用溶胶自组装法制备负载银纳米颗粒的MSF SERS探针,通过控制自组装时间制备不同光纤SERS探针(Ag/MSF-x,其中x为自组装时间,分别为15、30、45、60 min)。采用溶液检测方法,利用Ag/MSF-x探针对10^(-3) mol·L^(-1)的亚甲基蓝(MB)探针分子进行检测,通过比较相同条件下的增强效果筛选得到Ag/MSF-45探针。为进一步检测Ag/MSF-45探针的SERS性能,制备不同浓度的MB溶液,分别利用纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针对其进行检测。实验结果表明,纳米银溶胶基底对MB的检测限(LOD)为10^(-6) mol·L^(-1),Ag/MSF-45探针对MB的检测限(LOD)为10^(-7) mol·L^(-1);拉曼信号的再现性结果表明纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针在各个特征峰处的RSD值均在合理范围内;在1619 cm^(-1)拉曼位移处对纳米银溶胶基底以及Ag/MSF-45探针检测MB的拉曼强度和浓度进行对数转换拟合,纳米银溶胶基底的拟合优度R2达0.91628,Ag/MSF-45探针的拟合优度R2达0.98848;纳米银溶胶基底和Ag/MSF-45探针的再现性结果表明,其在各个特征峰处的RSD值均处于合理范围,但Ag/MSF-45探针的各特征峰RSD值均小于纳米银溶胶基底,最大为13.89%;利用10^(-6) mol·L^(-1)的MB对Ag/MSF-45探针的增强因子(AEF)进行计算,Ag/MSF-45探针的AEF达到6.09×10^(6),表现出良好的增强效果。因此,基于大孔柚子型MSF SERS探针凭借独特的空气孔结构使其具有较高的灵敏度以及良好的再现性,且其SERS性能均优于纳米银溶胶基底,在农业、化学分析、生物检测等领域及大分子物质检测等方面应用前景广泛。

关键词：表面增强拉曼散射柚子型微结构光纤光纤探针纳米银溶胶亚甲基蓝

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基于表面增强拉曼光谱技术和GWO-SVR算法快速实现水中总氮总磷含量检测

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光谱学与光谱分析 2021年第10期41卷 3147-3152页

作者：张燕君康成龙柳雅倩付兴虎张金霄王明学杨刘震燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种将表面增强拉曼光谱技术(SERS)和基于灰狼优化(GWO)算法的支持向量回归(SVR)相结合快速定量检测水中总氮(TN)、总磷(TP)含量的定量分析方法。传统的TN、TP检测方法不但过程繁杂,实验环境要求高,而且耗时较长,不能实现快速检... 详细信息

提出了一种将表面增强拉曼光谱技术(SERS)和基于灰狼优化(GWO)算法的支持向量回归(SVR)相结合快速定量检测水中总氮(TN)、总磷(TP)含量的定量分析方法。传统的TN、TP检测方法不但过程繁杂,实验环境要求高,而且耗时较长,不能实现快速检测。而SERS技术操作简单,耗时短,将其与GWO-SVR算法相结合可以实现快速精确检测。以实验室配制的银溶胶作为拉曼光谱增强基底,不同浓度梯度TN、TP溶液为研究对象,分别配制TN、TP样本溶液26组和23组,其中TN溶液选取8组作为测试集,TP溶液选取7组作为测试集,剩余样本溶液作为训练集。根据待测溶液与银溶胶不同体积配比确定最佳实验方案,将TN、TP分别与银溶胶进行1∶1,1∶2,1∶3,2∶1和3∶1的体积比混合,结果表明当待测溶液与银溶胶以2∶1比例混合时增强效果最佳。采集光谱信息并对特征峰进行归属,然后采用暗电流扣除、背景扣除(基线校正)和平滑处理对原始光谱数据进行预处理。经光谱分析结果可知,由于不同浓度溶液官能团浓度差异,光谱特征峰强度随溶液浓度变化而变化。以训练集样本溶液光谱特征峰强度和溶液浓度值作为回归预测模型的输入值和输出值,建立GWO-SVR定量分析模型。通过测试集样本溶液的相关系数(r)和均方误差(MSE)对模型的预测能力进行分析,并将GWO-SVR模型和其他两种模型进行对比。结果表明,GWO-SVR模型对TN溶液预测的相关系数为0.9995,均方误差为0.0058,高于人工蜂群算法优化支持向量回归(ABC-SVR)和粒子群算法优化神经网络(PSO-BP)的0.9938,0.0527和0.9983,0.0227。对TP溶液预测的相关系数为0.9985,均方误差为0.0376,也均高于另外两种模型。而且与ABC-SVR和PSO-BP模型相比,GWO-SVR定量分析输入参数更少,收敛速度更快,更容易找到全局最优解。因此,该方法可以实现对水中TN、TP含量的快速准确检测,为水质检测提供了新方法。

关键词：表面增强拉曼光谱灰狼优化支持向量回归总氮总磷

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Ge掺杂对InI导电性能影响的第一性原理研究

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物理学报 2014年第23期63卷 253-258页

作者：王永贞徐朝鹏张文秀张欣王倩张磊燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下对不同浓度Ge掺杂的In I导电性能进行了研究.建立了由不同浓度的Ge原子替代In原子的In1-x Ge x I(x=0,0.125,0.25)模型.对低温下高掺杂Ge原子的In1-x Ge x I半... 详细信息

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,在相同环境条件下对不同浓度Ge掺杂的In I导电性能进行了研究.建立了由不同浓度的Ge原子替代In原子的In1-x Ge x I(x=0,0.125,0.25)模型.对低温下高掺杂Ge原子的In1-x Ge x I半导体的优化参数、总态密度、能带结构进行了计算.结果表明:Ge的掺入使In1-x Ge x I材料的体积减小,总能量升高,稳定性降低;Ge原子浓度越大,进入导带的相对电子数量越多,In1-x Ge x I电子迁移率减小,电阻率增大,同时最小光学带隙也增大,有利于改善体系的核探测性能.

关键词： Ge高掺杂InI 电阻率第一性原理

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碘化铟(InI)多晶的水平区熔提纯

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无机材料学报 2015年第10期30卷 1063-1068页

作者：徐朝鹏张磊王倩纪亮亮李亚可燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

采用水平区熔法对由两温区气相输运法制备的In I多晶进行提纯,探索高纯、单相In I多晶的制备工艺。通过X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜以及电感耦合等离子体原子发射光谱仪对水平区熔提纯前后的In I多晶的晶格结构、形貌组分以及杂质... 详细信息

采用水平区熔法对由两温区气相输运法制备的In I多晶进行提纯,探索高纯、单相In I多晶的制备工艺。通过X射线粉末衍射仪、扫描电子显微镜以及电感耦合等离子体原子发射光谱仪对水平区熔提纯前后的In I多晶的晶格结构、形貌组分以及杂质浓度进行了表征。结果表明,经过水平区熔提纯后的In I多晶晶格结构完整,质量较高,晶格参数为a=0.476 nm,b=1.278 nm,c=0.491 nm,与理论值十分接近;In、I化学配比得到了有效调节,其化学配比接近理论化学配比1:1;中间产物含量及杂质浓度显著降低。以提纯后In I多晶为原料,用提拉法生长出的In I单晶电阻率达到1010?·cm。

关键词：碘化铟多晶合成气相输运区域熔融提纯

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基于IABC-SVR算法的拉曼光谱定量分析山羊血清蛋白含量

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光谱学与光谱分析 2021年第2期41卷 540-545页

作者：付兴虎赵飞王振兴芦鑫付广伟金娃毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种基于拉曼光谱和改进人工蜂群算法优化支持向量机回归(IABC-SVR)算法快速定量检测山羊血清蛋白含量的方法。传统人工蜂群算法在数据区域规模较大时,收敛速度逐渐减慢,出现效率低、精准度下降、局部最优解概率高等问题。所提出... 详细信息

提出了一种基于拉曼光谱和改进人工蜂群算法优化支持向量机回归(IABC-SVR)算法快速定量检测山羊血清蛋白含量的方法。传统人工蜂群算法在数据区域规模较大时,收敛速度逐渐减慢,出现效率低、精准度下降、局部最优解概率高等问题。所提出的算法解决了这些问题,使算法在进化前期避免陷入局部最优解,在进化中后期能够保持解的全局搜索能力。常规测定血清蛋白总量的方法通常采用凯氏定氮法、双缩脲法等,但存在时效慢、污染样本等缺点。采用拉曼光谱法进行检测,具有快速、无损的优点。以山羊血清为分析对象,按一定体积比配置35组待测样本,用拉曼光谱仪采集拉曼光谱,光谱采集范围为300~1300 cm-1,采用基线矫正去除荧光背景,使用Savitzky-Golay光谱平滑法对原始光谱进行平滑处理,归一化处理光谱数据,并对拉曼光谱特征峰进行归属。实验结果表明,拉曼光谱能够表征血清中主要化学集团的信息,且由于官能团浓度差异,光谱特征峰强度随浓度变化明显,因此基于特征峰信息可以测定血清蛋白总量。实验中,以购买的山羊血清蛋白含量为基准,通过配置样本的体积比得到各组待测血清样本的蛋白含量,配置的单个液体样本体积为3 mL,随机选取8组实验样本作为模型测试集,剩余27组作为模型训练集。以经过处理的光谱特征峰强度和对应的血清蛋白含量分别作为模型的输入值及输出值,建立IABC-SVR,ABC-SVR和BP三种算法的定量模型,对测试集血清蛋白总量进行预测。最后通过均方差(MSE),相关系数(r)与建模时间分别进行对比,结果表明通过IABC-SVR建立的山羊血清蛋白定量矫正模型效果最佳,模型的相关系数为0.99027,均方误差为0.2443,建模时间为1.9 s,预测值方差均小于0.001 g·mL-1,预测准确率为99.8%。实验结果表明,应用激光拉曼光谱技术结合IABC-SVR算法,对快速定量检测山羊血清蛋白含量,具有较高的准确率和稳定性。

关键词：激光拉曼光谱血清蛋白改进人工蜂群优化支持向量机回归定量分析

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基于石墨烯涂覆空心光纤电光调制特性的研究

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物理学报 2016年第4期65卷 282-289页

作者：毕卫红王圆圆付广伟王晓愚李彩丽燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

设计了一种新型的石墨烯-空心光纤可调谐结构,将石墨烯涂覆在空心光纤的空气孔内表面上,利用有限元法研究了该结构的电光调制特性.研究表明,改变石墨烯的化学势既可以调控光纤的相位和开关特性,还可以调谐光纤损耗峰与次峰的位置、强度... 详细信息

设计了一种新型的石墨烯-空心光纤可调谐结构,将石墨烯涂覆在空心光纤的空气孔内表面上,利用有限元法研究了该结构的电光调制特性.研究表明,改变石墨烯的化学势既可以调控光纤的相位和开关特性,还可以调谐光纤损耗峰与次峰的位置、强度和宽度.然而,改变空气孔半径和石墨烯层数不会改变开关点和损耗峰与次峰的位置,只会改变损耗差和损耗峰的强度和宽度,而且由N层石墨烯引起的损耗差是单层的N倍.这是因为石墨烯的介电常数决定了光纤的有效折射率和损耗,改变石墨烯的化学势可以改变石墨烯的介电常数,而改变空气孔半径和石墨烯层数不会改变石墨烯的介电常数,却改变了石墨烯和光的作用强度.经过参数优化之后,我们提出一种基于五层石墨烯涂覆空心光纤的电吸收型调制器,工作在1180—1760 nm波段,具有小尺寸(5 mm×125μm)、宽光带宽(580 nm)、高消光比(16 dB)、高调制带宽(64 MHz)和低插入损耗(1.23 dB)特性.研究结果对基于石墨烯的可调谐光纤光子器件的设计和应用提供了理论参考.

关键词：石墨烯空心光纤化学势有限元法

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微腔型银修饰光纤SERS探针的制备及性能研究

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光谱学与光谱分析 2021年第9期41卷 2800-2806页

作者：付兴虎王振兴马双玉赵飞芦鑫付广伟金娃毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种基于银修饰的微腔型光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针,采用湿法检测,将光纤SERS探针直接放入待测溶液中,以罗丹明6G(R6G)溶液为探针分子,对所制备的光纤SERS探针进行远端实验性能研究。利用氢氟酸化学腐蚀的方法制备了一种微... 详细信息

提出了一种基于银修饰的微腔型光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针,采用湿法检测,将光纤SERS探针直接放入待测溶液中,以罗丹明6G(R6G)溶液为探针分子,对所制备的光纤SERS探针进行远端实验性能研究。利用氢氟酸化学腐蚀的方法制备了一种微腔型光纤结构,通过控制氢氟酸的腐蚀时间得到了一系列不同腐蚀时间、不同微腔长度的光纤结构。实验研究了光纤结构的微腔长度对光纤SERS探针性能的影响,以浓度为10-3 mol·L^(-1)的R6G溶液为探针分子,通过不断地优化纳米银溶胶与R6G溶液的混合顺序及比例,采用裸光纤微腔结构对混合溶液进行拉曼检测,发现当混合溶液的混合顺序及比例为先后混合等体积的纳米银溶胶和R6G溶液时,此时得到的混合溶液的拉曼信号增强性能最佳。利用得到的混合溶液去寻找拉曼信号增强效果最高时光纤微腔结构的结构参数,实验结果表明,在相同的实验条件下,当光纤放入氢氟酸中腐蚀时间为5 min时,此时光纤微腔结构的拉曼信号增强效果最佳。在显微镜下测量的多组腐蚀时间为5 min的光纤,其微腔长度平均约为81μm。对得到的光纤微腔结构,采用制备过程可控的磁控溅射技术制备了一系列银纳米薄膜/多模光纤(Ag/MMF)的复合材料。当磁控溅射时间为10 min时,获得了光纤SERS探针(Ag/MMF-10)。实验以去离子水配制了不同浓度的R6G溶液,以不同浓度的R6G溶液为探针分子,Ag/MMF-10探针的远端检测限(LOD)低至10^(-7) mol·L^(-1)。该光纤SERS探针拉曼信号的再现性光谱检测中显示各个特征峰的相对标准偏差(RSD)均小于10%。同时,该光纤SERS探针对浓度为10^(-6) mol·L^(-1)的R6G溶液的增强因子(AEF)可高达2.64×10^(6)。实验结果表明所制备的银修饰的光纤SERS基底具有较高的灵敏度和良好的再现性。因此,该光纤SERS探针在生物医学检测、农残化学分析等痕量检测方面有潜在的应用价值。

关键词：光纤光学光纤探针表面增强拉曼散射磁控溅射法罗丹明6G

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