检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 150-155页

作者：王书涛彭涛李明珊王贵川孔德明王玉田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

胭脂红是一种应用广泛的食品色素,在各种食品、饮料的添加剂里都有它的身影,过量食用人工合成色素会严重危害健康。食物中色素一般都是多种联用,各种色素之间会相互产生干扰,这加大了对食品中色素检测的难度,模拟食品中多种色素共存的环... 详细信息

胭脂红是一种应用广泛的食品色素,在各种食品、饮料的添加剂里都有它的身影,过量食用人工合成色素会严重危害健康。食物中色素一般都是多种联用,各种色素之间会相互产生干扰,这加大了对食品中色素检测的难度,模拟食品中多种色素共存的环境,采用荧光光谱技术,结合PSO-SVM算法,建立一种测定混合溶液中胭脂红含量的方法。从试剂公司购买胭脂红和苋菜红固体粉末,选择胭脂红为待检测色素,苋菜红为干扰色素,配成不同浓度的胭脂红单色溶液以及加入苋菜红后的混合溶液样本,其中胭脂红的浓度在0.1～30μg·mL^(-1)之间,干扰色素苋菜红的浓度在0.1～10μg·mL^(-1)之间随意添加。运用Edinburgh Instruments公司生产的FS920稳态荧光光谱仪,测得胭脂红单色溶液与加入苋菜红后混合溶液的荧光光谱图,分析得到胭脂红的最佳激发波长为λex=326nm,最佳发射波长为λem=430nm。各选取6组不同浓度的单色样本以及混合色素样本,其中,胭脂红的物质浓度同为3,4,5,6,7和8μg·mL^(-1),苋菜红的物质浓度都定在2μg·mL^(-1)。观察6组样本在激发波长λex=326nm时的发射光谱和荧光强度的关系。单色样本中,胭脂红浓度与荧光强度线性关系良好;而在混合溶液中,随着胭脂红浓度的增加,荧光强度呈现出先降后增再降的过程,光谱线型、强度与各组分浓度间存在复杂的非线性关系,得以证明混合溶液的荧光光谱并不是由各组分光谱简单的叠加,而是在吸收光谱的过程中,胭脂红溶液与苋菜红溶液存在竞争和相互影响。配取25组胭脂红、苋菜红混合溶液,从中选择7个作为预测样本,其余18组作为训练样本。7个预测样本中胭脂红的浓度分别为1.0,2.0,4.0,6.0,9.0,12和15μg·mL^(-1),干扰物质苋菜红的物质浓度在0.1～10μg·mL^(-1)之间。选择各组样本在最佳激发波长λex=326nm下对应的荧光强度,作为检测模型的输入,以胭脂红的预测浓度作为输出。对PSO参数初始化设置后,训练输出SVM的最佳参数c和g,将所得的最佳参数输入PSO-SVM模型,得到7组预测样本的浓度预测结果分别为:1.146 9,1.860 6,3.854 4,6.1469,9.133 8,11.857 6和14.859 8μg·mL^(-1)。分析PSO-SVM的预测结果,得到胭脂红平均回收率为100.84%,预测均方根误差(RMSEP)为1.03×10-4,模型输出与真实值之间的相关系数是0.999。在同等条件下,采用误差逆向传播算法(BP)预测得到的7组样本浓度分别为:1.140 1,2.139 8,3.188 2,6.4362,8.882 7,11.860 1和12.664 3μg·mL^(-1),其平均回收率为98.56%,均方根误差为4.65×10-3,输出值与真实值之间的相关系数为0.972。与误差逆向传播算法(BP)的预测结果相比较,PSO-SVM相关系数高出2.7%,平均回收率高出0.6%,均方根误差降低了将近一个数量级。分析结果表明,通过荧光光谱技术与PSO-SVM相结合的方法,能够有效的避开干扰色素的影响,准确的测定混合溶液中胭脂红的含量,并且效果相比较于BP更加理想。

关键词：荧光光谱胭脂红粒子群优化算法支持向量机

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陶瓷基复合材料粘接构件超声特征研究方法

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测控技术 2021年第5期40卷 80-85页

作者：张玉燕李万达杨若然温银堂燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004

新型航天器机体外层陶瓷基复合材料隔热构件在粘贴过程中会产生缺陷,不利于航天器的飞行安全。针对一种陶瓷基多孔复合材料粘接结构构件,利用自主研制的超声C扫描自动检测系统,研究构件粘接层缺陷的超声检测特征。考虑材料多孔性和各向... 详细信息

新型航天器机体外层陶瓷基复合材料隔热构件在粘贴过程中会产生缺陷,不利于航天器的飞行安全。针对一种陶瓷基多孔复合材料粘接结构构件,利用自主研制的超声C扫描自动检测系统,研究构件粘接层缺陷的超声检测特征。考虑材料多孔性和各向异性会导致超声数据多噪音,采用自适应小波阈值算法对超声信号进行去噪,从而提高透射声波的信噪比。在此基础上,提出采用Hilbert-Huang变换(HHT)和伪Wigner-Ville分布(PWVD)相结合的方法对透射声波进行时频分析,得到时间、频率和幅值的三维分布,从而获得超声透射波最大幅值和对应的时间和频率。通过对比缺陷处与非缺陷处超声透射信号的时频域分布,揭示了该类新型陶瓷基复合材料粘接缺陷对超声信号的影响特点。

关键词：陶瓷基复合材料构件 C扫描粘接缺陷检测 HHT时频分析伪Wigner-Ville分布(PWVD)

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基于GMM-ICSA的光谱重叠峰分解研究

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计量学报 2021年第10期42卷 1386-1392页

作者：朱丹丹孙世成杨惠张灿朱奇光李康史彦新陈颖燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及其仪器重点实验室河北秦皇岛066004 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 自然资源部水文地质环境地质调查中心地质环境监测工程技术创新中心河北保定071051

针对X射线荧光光谱法(XRF)中Pb元素和As元素的重叠峰导致的元素浓度建模困难、乌鸦搜索算法(CSA)鲁棒性较弱等问题,将高斯混合模型(GMM)与改进型乌鸦算法(ICSA)相结合来实现重叠峰的分解。ICSA相比于CSA的改进主要有:引入了"乌鸦反... 详细信息

针对X射线荧光光谱法(XRF)中Pb元素和As元素的重叠峰导致的元素浓度建模困难、乌鸦搜索算法(CSA)鲁棒性较弱等问题,将高斯混合模型(GMM)与改进型乌鸦算法(ICSA)相结合来实现重叠峰的分解。ICSA相比于CSA的改进主要有:引入了"乌鸦反哺"的特性,将GMM与ICSA更好的衔接在一起;将固定的意识概率更改为梯度型,使种群迭代更有多样性;适当调整了全局的优化策略,使算法更稳定收敛更快。将GMM模型与GMM-ICSA模型作对比实验,可得优化后的模型分解精度提升了4.93%;同时以均方误差和迭代时间为衡量搜索算法的标准,将ICSA与同类型的4种算法做了对比实验得出:CSA的均方误差和迭代时间均优于其他算法,从而表明改进后的算法能处理重叠峰问题的可行性。

关键词：计量学光谱重叠峰 X射线荧光光谱法改进型CSA 高斯混合模型元素浓度

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复杂水质环境下基于PSO-ELM的BOD快速检测

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计量学报 2021年第1期42卷 105-110页

作者：陈颖崔行宁肖春艳张杰张灿杨惠李少华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 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000

针对检测生化需氧量(BOD)的传统五日培养法(BOD5)操作复杂、时效性差的不足,以及水质中复杂环境因素干扰检测过程等问题,提出了基于微生物膜法的快速检测系统,进而以粒子群算法(PSO)优化的极限学习机(ELM)算法来实现BOD检测。检测系统... 详细信息

针对检测生化需氧量(BOD)的传统五日培养法(BOD5)操作复杂、时效性差的不足,以及水质中复杂环境因素干扰检测过程等问题,提出了基于微生物膜法的快速检测系统,进而以粒子群算法(PSO)优化的极限学习机(ELM)算法来实现BOD检测。检测系统以溶解氧传感器和微生物膜反应器为核心,能够在35 min内完成检测,其中微生物反应器使用功能化的螺旋玻璃管制成,但微生物膜易受水质复杂环境的影响。为此,运用PSO-ELM算法消除水质中浊度(SS)、p H值、氧化还原电位(ORP)对检测结果的干扰,与BP神经网络和ELM算法相比,运行时间分别缩短0.92 s和0.24 s,测试误差分别减小5.3%和4.0%。在实际海水水样的测试结果中,该方法与BOD5法相对误差保持在2.69%~3.86%内。

关键词：计量学生化需氧量快速检测粒子群算法极限学习机

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基于嵌入式设备的Anchor Free行人检测

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计算机系统应用 2021年第9期30卷 302-308页

作者：张立国刘博孙胜春张勇金梅燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 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

通过嵌入式设备在边缘端进行行人检测能满足实时、安全与隐私保护等方面的基本需求.由于原CenterNet检测网络模型backbone通常以DLA、Hourglass等复杂度较高的多层特征融合结构,嵌入式设备的计算能力有限难以满足实时的要求,因此基于Bi... 详细信息

通过嵌入式设备在边缘端进行行人检测能满足实时、安全与隐私保护等方面的基本需求.由于原CenterNet检测网络模型backbone通常以DLA、Hourglass等复杂度较高的多层特征融合结构,嵌入式设备的计算能力有限难以满足实时的要求,因此基于BiFPN网络结构和加权特征融合方法,通过对backbone中的不同特征层进行加权融合,改进了原来的backbone方法,在保证检测精度的同时提升了检测速度.同时针对行人这一特定的检测类别,通过修改训练期间HeatMap上高斯核分布,增加对行人检测的适应性,进一步减少了因行人之间相互遮挡而漏检造成的精度降低.在Jetson TX2上的实验结果表明,改进后的行人检测AP为0.774,同时单张图像的推理时间为68 ms,能够满足在嵌入式设备上的实时要求.

关键词：嵌入式设备 CenterNet 加权特征融合目标检测高斯核分布

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新型复合材料界面粘接缺陷的CT检测及表征

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中国测试 2020年第1期46卷 12-17页

作者：温银堂张松张玉燕高亭亭燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004

新型陶瓷基复合材料作为一种热防护材料,与基体的粘接层界面容易出现孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,严重影响材料的安全使用性能。针对复合材料粘接界面缺陷问题,开展基于工业CT的粘接缺陷检测及量化表征方法研究。对于CT图像,提出一种数学形... 详细信息

新型陶瓷基复合材料作为一种热防护材料,与基体的粘接层界面容易出现孔洞、夹杂和裂纹等缺陷,严重影响材料的安全使用性能。针对复合材料粘接界面缺陷问题,开展基于工业CT的粘接缺陷检测及量化表征方法研究。对于CT图像,提出一种数学形态学和FCM阈值分割相结合的方法,用于提取粘接缺陷的边缘,建立相应的量化指标,并进行表征。实验分析表明,通过与标准缺陷面积的复合材料比较,对被测不规则界面粘接缺陷面积的预测误差在±6%以内。应用工业CT成像方法并结合该文提出的分割算法,能有效、准确地分割和量化粘接层缺陷,满足复合材料构件界面粘接层缺陷准确检测及表征的要求,可为新型陶瓷基复合材料粘接结构构件的可靠性评估提供技术依据。

关键词：新型陶瓷基复合材料数学形态学 CT检测界面粘接缺陷

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基于变分模态分解和奇异值分解的频率相近信号分离方法

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计量学报 2020年第11期41卷 1404-1409页

作者：邢婷婷关阳刘子涵樊凤杰孟宗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 唐山工业职业技术学院河北唐山063000

频率相近信号分离是故障诊断的难点问题。变分模态分解(VMD)作为一种新的信号时频分析方法,对频率相近信号具有较高的分辨率,能够实现频率相近信号的分离。VMD分解时先指定分解层数,层数选取的优劣将直接影响分解效果,过分解时容易产生... 详细信息

频率相近信号分离是故障诊断的难点问题。变分模态分解(VMD)作为一种新的信号时频分析方法,对频率相近信号具有较高的分辨率,能够实现频率相近信号的分离。VMD分解时先指定分解层数,层数选取的优劣将直接影响分解效果,过分解时容易产生虚假频率成分,反之,欠分解则容易丢失有用频率成分。基于此,提出一种基于变分模态分解和奇异值分解相结合的相近频率信号分离方法。首先选择适当的分解层数对信号进行VMD过分解,然后对分解得到的分量进行奇异值分解,通过奇异值分解检测并剔除虚假信号成分,从而实现频率相近信号的有效分离。利用仿真信号和滚动轴承故障信号证明了该方法的有效性和可行性。

关键词：计量学故障诊断旋转机械变分模态分解奇异值分解频率相近信号分离

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基于麻雀搜索算法的土壤重金属X射线荧光光谱重叠峰解析

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光谱学与光谱分析 2021年第7期41卷 2175-2180页

作者：陈颖刘峥莹肖春艳赵学亮李康庞丽丽史彦新李少华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 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心自然资源部地质环境监测工程技术创新中心河北保定071051 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000

近年来随着土壤重金属污染的加剧,和人们环境意识的逐渐提高,科研人员对快速检测土壤重金属含量方法的研究正在不断深化。目前,X射线荧光分析法(XRF)是广泛应用于土壤重金属污染检测的方法。但由于X射线荧光光谱仪的能量分辨率有限,而... 详细信息

近年来随着土壤重金属污染的加剧,和人们环境意识的逐渐提高,科研人员对快速检测土壤重金属含量方法的研究正在不断深化。目前,X射线荧光分析法(XRF)是广泛应用于土壤重金属污染检测的方法。但由于X射线荧光光谱仪的能量分辨率有限,而一些重金属元素的荧光产额较低,一些元素的相邻谱峰出现了重叠现象。针对XRF法中元素相邻谱峰的重叠问题,提出了一种基于麻雀搜索算法(SSA)的光谱重叠峰解析方法。首先,将从河北保定地区采样得到的土壤,制备出不同含水率、不同重金属元素含量的样本并用X射线荧光光谱仪获取原始光谱数据。接着,对光谱数据进行预处理,采用谱聚类算法剔除异常光谱样本,采用Savitzky-Golay五点二次去噪法和线性本底法完成对光谱的去噪和本底扣除,并对光谱净计数用随机数法生成大量模拟光谱数据,以备后续算法使用。然后,用期望最大化法(EM)对重叠峰进行初步解析,首先设置EM算法的初始参数,并将生成的模拟光谱数据代入EM算法,当达到迭代次数时,即可初步得到高斯混合模型(GMM)中各高斯峰的期望、方差和权重参数。但由于EM算法容易受初始参数设置的影响,且易陷入局部最优而导致结果不准确,还需对EM算法进一步优化。本研究采用SSA对GMM的各参数进行全局优化,在设置SSA算法的基本参数后,将100组由EM算法得到的参数作为该算法的初始种群,并设置合适的适应度函数,通过迭代,最终得到全局最优参数,实现了重叠峰的分解。SSA受参数设置的影响较小,相比于一些传统的优化算法,如遗传算法(GA)、蚁群算法(ACO)、粒子群算法(PSO)等,具有收敛速度快、不易陷入局部最优的特点,因此,采用此算法,可以达到较好的优化效果。通过对重叠峰解析结果的分析表明,该算法可在较少的迭代次数下得到较准确的解析结果,可广泛应用于能谱重叠峰解析。

关键词： X射线荧光分析法高斯混合模型期望最大化法麻雀搜索算法重叠峰解析

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基于HVD边际谱熵相对曲率的钢结构损伤识别方法研究

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现代制造工程 2020年第12期 136-142页

作者：时培明殷晓迪韩东颖罗皓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 燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004

为了解决钢结构损伤识别问题,基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)算法,根据钢结构的低阶振动信息,提出一种基于HVD边际谱熵相对曲率的损伤识别方法。首先依据HVD理论,对采集的振动信号进行处理并计算其HVD边际... 详细信息

为了解决钢结构损伤识别问题,基于希尔伯特振动分解(Hilbert Vibration Decomposition,HVD)算法,根据钢结构的低阶振动信息,提出一种基于HVD边际谱熵相对曲率的损伤识别方法。首先依据HVD理论,对采集的振动信号进行处理并计算其HVD边际谱幅值;然后结合钢结构特点分析各节点间HVD边际谱熵及其相对曲率的计算过程;与此同时,根据钢结构损伤工况,利用相对曲率进行损伤仿真计算和基于ZJ70型钢结构的模拟实验分析。结果表明:利用该方法识别钢结构的损伤位置简单易行,能够准确判断损伤单元的位置。

关键词：计量学 HVD 边际谱熵相对曲率损伤识别钢结构

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基于NMF-PLS对含水量影响下土壤重金属含量反演模型研究

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光谱学与光谱分析 2021年第1期41卷 271-277页

作者：吴希军张杰肖春艳赵学亮李康庞丽丽史彦新李少华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 河南理工大学资源与环境学院河南焦作454000 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心自然资源部地质环境监测工程技术创新中心河北保定071051 河北先河环保科技股份有限公司河北石家庄050000

土壤中过高的重金属含量危害巨大,不仅造成了严重的环境污染,而且通过食物链进入人体对人体健康造成严重威胁,所以对重金属检测十分重要。X射线荧光光谱法具有检测时间短、无损检测、检测成本低等特点被广泛使用,然而检测的光谱数据因... 详细信息

土壤中过高的重金属含量危害巨大,不仅造成了严重的环境污染,而且通过食物链进入人体对人体健康造成严重威胁,所以对重金属检测十分重要。X射线荧光光谱法具有检测时间短、无损检测、检测成本低等特点被广泛使用,然而检测的光谱数据因受到土壤含水量因素的严重干扰,导致直接对土壤重金属含量估算精度较低。以河北省保定市满城区土样为研究对象,对采集的土样进行除杂、过筛、烘干后加入一定量重金属溶液制备不同含水量不同重金属的样本进行检测。对实验中异常数据计算了马氏距离和进行NJW聚类予以剔除,分析了土壤含水量对土壤重金属光谱的影响,结果表明不同含水量间光谱重复性差,随着土壤含水量的增加光谱强度呈非线性降低。采用Savitzky-Golay卷积平滑去噪法和线性本底法对光谱进行预处理,以解决因环境、仪器本身带来的噪声和基线漂移等问题。然后针对于土壤含水量这一主要干扰,采用非负矩阵分解算法进行处理,并使用峰值信噪比这一评价模型确定端元数目,结果表明当端元数目增至10时峰值信噪比趋于稳定波动很小,非负矩阵分解处理后相同重金属含量不同含水量间光谱重复性好、相似性好,并计算了光谱间的相关系数进一步证明了光谱间的相似性。去除含水量对于光谱干扰后建立了偏最小二乘法预测模型,为了验证预测模型的精度,建立了未去除含水量的偏最小二乘法预测模型和使用外部参数正交化法去除含水量建立的偏最小二乘法预测模型,并使用评价参数决定系数(R^2)、交叉验证均方根误差(RMSECV)、平均绝对误差(MAE)和相对分析误差(RPD)进行评价。验证结果表明,相比较未去除含水量建立的模型,使用非负矩阵分解去除含水量建立的偏最小二乘法模型R^2和RPD分别提高了0.0197和1.0292,RMSECV和MAE分别降低了2.3863和1.4396;相对于外部参数正交化法建立的偏最小二乘法模型,R^2和RPD分别提高了0.0099和0.1081,RMSECV和MAE分别降低了0.2447和0.3566,说明了经过非负矩阵分解去噪后建立的模型有效提高了预测的精度和鲁棒性。非负矩阵分解可以有效消除土壤含水量对光谱的影响,在此基础上建立的偏最小二乘法模型实现了土壤重金属含量的反演,为重金属定量检测提供了一定的技术支持。

关键词：土壤重金属 X射线荧光光谱非负矩阵分解偏最小二乘法

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