检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2019年第12期39卷 3755-3760页

作者：赵勇荣康谈爱玲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 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

拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干... 详细信息

拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干扰和分析过程中多种误差影响,导致最终分类效果并不理想。针对此问题,提出基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolution neural network,1D-CNN)的拉曼光谱定性分类方法。实验采集雌酮(Estrone)、雌二醇(Estradiol),雌三醇(Estriol)三种不同雌性激素粉末的拉曼光谱,设计随机平移、添加噪声和随机加权三种光谱数据增强方法,构建数量充足的拉曼光谱数据库用于神经网络模型训练与测试;基于拉曼光谱数据特点提出一维卷积神经网络分类模型,将光谱预处理、特征提取和定性分类的全过程融为一体。通过大量仿真实验,优化所提出的神经网络模型超参数和训练过程并测试分类效果,从预处理对光谱分类结果的影响和模型抗干扰性能两个方面与多种传统拉曼光谱分类算法对比,评价模型性能。实验结果表明,本文提出的一维卷积神经网络模型可实现三类雌性激素粉末拉曼光谱快速准确分类,分类正确率最高可达98.26%,分析过程中无需光谱预处理和特征提取步骤,简化了光谱分析流程,并能保留更多有效信息。同时,当模拟测量噪声强度达到60 dBW时,传统方法分类正确率均明显出现不同程度明显降低,卷积神经网络模型依然能够取得96.81%的分类正确率,说明相比对传统拉曼光谱分类方法,所提出方法受光谱测量噪声影响更小,鲁棒性更强,适用于分析更复杂现场测量的强噪声拉曼光谱信号。该研究结果表明深度学习方法在拉曼光谱的分析与处理领域具有很大的应用潜力和研究价值。

关键词：拉曼光谱深度学习一维卷积神经网络雌性激素定性分类

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基于拉曼光谱和DCGAN数据增强的珍珠粉掺伪检测研究

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光谱学与光谱分析 2022年第3期42卷 769-775页

作者：谈爱玲楚振原王晓斯赵勇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 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

珍珠粉和珍珠层粉化学成分相似,但是珍珠层粉的药用价值远低于珍珠粉,并且珍珠层粉制备容易,成本底,常被不法商家用于冒充或掺入珍珠粉中流入市场,谋取利益。因此,对珍珠粉掺伪鉴别和纯度检测具有重要的意义。采用激光拉曼光谱结合深度... 详细信息

珍珠粉和珍珠层粉化学成分相似,但是珍珠层粉的药用价值远低于珍珠粉,并且珍珠层粉制备容易,成本底,常被不法商家用于冒充或掺入珍珠粉中流入市场,谋取利益。因此,对珍珠粉掺伪鉴别和纯度检测具有重要的意义。采用激光拉曼光谱结合深度学习研究珍珠粉掺伪快速鉴别和纯度分析。将纯珍珠粉和珍珠层粉按一定比例混合,制成珍珠粉质量百分数分别为0%,25%,50%,75%,80%,85%,90%,95%与100%共9种纯度270个模拟掺伪珍珠粉样本。然后对样本进行拉曼光谱采集,参数设置如下:分辨率为4.5 cm^(-1),积分时间为3000 ms,激光功率为20 mW。搭建了深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)模型,对样本拉曼光谱进行数据增强;在此基础上,结合K近邻(K-nearest neighbor)、随机森林(random forest)、决策树(decision tree)、一维卷积神经网络(1D-CNN)4种分类器,对纯度为85%,90%,95%与100%的小比例掺伪样本进行真伪鉴别分析;同时,结合一维卷积神经网络对9种纯度的珍珠粉掺伪样本建立纯度预测的定量模型。结果表明:基于DCGAN数据增强方法所生成的拉曼光谱,与原始光谱相比,在峰值信噪比和结构相似度两个评价指标上均明显优于传统数据增强方法;在珍珠粉掺伪定性鉴别方面,DCGAN增强后的数据分别送入4种分类器,对4种小比例掺杂样本的真伪鉴别正确率均达到100%;在对9种掺伪纯度样本纯度检测方面,对测试集样本,DCGAN-1DCNN方法所建纯度定量预测模型性能最优,其决定系数R^(2)为0.9884,预测均方根误差RMSEP为0.0348,一维卷积神经网络的损失值Loss为0.0012,定量模型拟合最好。拉曼光谱结合DCGAN算法为珍珠粉掺伪鉴别及纯度检测提供一种快速简便的方法。深度卷积生成式对抗网络的数据增强方法在光谱分析技术领域具有重要的研究意义和应用价值。

关键词：生成式对抗网络拉曼光谱深度学习珍珠粉掺伪一维卷积神经网络

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基于小波包-交叉频率相干性的肌间耦合特性

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生物医学工程学杂志 2020年第2期37卷 288-295页

作者：杜义浩白晓林杨文娟郑霖谢平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

人体运动控制系统具有高度的非线性特性,通过量化评价表面肌电(sEMG)信号间的非线性耦合强度,可以得到运动相关肌肉的功能状态,进而探究人体运动控制的机制。本文将小波包分解和n∶m相干性分析相结合,构建基于小波包-n∶m相干性的肌间... 详细信息

人体运动控制系统具有高度的非线性特性,通过量化评价表面肌电(sEMG)信号间的非线性耦合强度,可以得到运动相关肌肉的功能状态,进而探究人体运动控制的机制。本文将小波包分解和n∶m相干性分析相结合,构建基于小波包-n∶m相干性的肌间交叉频率耦合分析模型,探究肌电信号间的非线性耦合关系。在维持30%最大自主收缩力(MVC)的肘部屈伸状态下,采集20名健康成年人的sEMG信号,首先基于小波包分解获取子带分量,然后将子带信号进行n∶m相干性计算,分析肌间耦合特征。结果表明:30%MVC的肘部屈曲运动下,协同肌对和拮抗肌对的线性耦合(频率比为1∶1时)强度高于非线性耦合(频率比为1∶2、2∶1和1∶3、3∶1时);对于肌间非线性耦合,随着频率比的增大,耦合强度随之降低,且频率比为n∶m和m∶n之间没有明显的耦合强度差异;beta和gamma频段内的肌间耦合主要体现在协同肌对之间的线性耦合(1∶1)和低频率比的非线性耦合(1∶2、2∶1)以及拮抗肌对之间的线性耦合上。以上说明:小波包-n∶m相干性方法可以定性、定量地描述肌间非线性耦合强度,为深入揭示人体运动控制机制和运动功能障碍患者的康复评价提供理论参考。

关键词：肌电信号小波包分解 n∶m相干性分析非线性耦合

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基于超分辨率改进Faster R-CNN的点阵结构内部缺陷判识方法

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机械工程学报 2022年第21期58卷 266-273页

作者：温银堂付凯张玉燕张芝威燕山大学电气工程学院秦皇岛066004 燕山大学测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004

利用增材制造技术制备金属三维点阵结构件过程中,结构内部经常会出黏连、断裂等多种细小缺陷,导致样件结构功能下降。根据缺陷结构与正常结构之间的特征区别,提出了一种针对金属点阵结构内部出现的细小缺陷自动判识的方法。利用X-射线... 详细信息

利用增材制造技术制备金属三维点阵结构件过程中,结构内部经常会出黏连、断裂等多种细小缺陷,导致样件结构功能下降。根据缺陷结构与正常结构之间的特征区别,提出了一种针对金属点阵结构内部出现的细小缺陷自动判识的方法。利用X-射线微聚焦CT扫描金属点阵结构获得原始输入图片,在Faster R-CNN(Faster region-based convolutional neural networks)框架的基础上,改进原有特征提取网络,开发图像超分辨率重建模块。通过对工业CT图片的局部细节特征增强,实现了快速有效地识别细小缺陷的类型,以及缺陷位置信息的标注。试验证明,改进Faster R-CNN模型对金属点阵结构样件内部的两种典型细小缺陷识别的平均正确率高达93.5%。研究结果表明,通过超分辨率网络对图像进行放大,可以提高细小缺陷的特征提取,通过加深网络加强特征学习,从而实现了点阵结构内部细小缺陷的自动判识。

关键词：金属点阵结构缺陷识别 CT切片图像改进Faster R-CNN 超分辨率重建

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基于EEMD和关联维数的小电流接地故障选线

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计量学报 2016年第3期37卷 300-305页

作者：张淑清赵朋程陈颖刘子玥张立国严冰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

提出一种基于总体平均经验模态分解（EEMD）和关联维数相结合的小电流接地故障选线新方法。EEMD对非线性、非平稳信号的处理，不仅能达到与经验模态分解（EMD）相同的效果，同时又能有效地抑制模式混叠，非常适用于对小电流接地故障信... 详细信息

提出一种基于总体平均经验模态分解（EEMD）和关联维数相结合的小电流接地故障选线新方法。EEMD对非线性、非平稳信号的处理，不仅能达到与经验模态分解（EMD）相同的效果，同时又能有效地抑制模式混叠，非常适用于对小电流接地故障信号的处理。关联维数作为反映系统状态的特征量，能定量分析故障状态，提高故障诊断能力。在计算关联维数前，需要进行相空间重构，采用极大联合熵算法求取最佳延迟时间，以往用互信息求取延迟时间法，该方法简化了算法，缩短了计算关联维数的时间。最后采用G-P算法计算零序电流相关分量的关联维数，通过比较关联维数，实现故障选线。实验结果表明该方法能快速准确地选出故障线路，为小电流接地故障选线提供一种有效的新方法。

关键词：计量学故障选线小电流接地总体平均经验模态分解关联维数极大联合熵 G—P算法

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基于MoS_(2)薄膜耦合波导的高品质因数传感特性研究

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中国激光 2024年第2期51卷 186-194页

作者：陈颖王建坤丁志欣李美洁赵蒙赵国廷燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004

在波导耦合表面等离子体共振传感器结构中引入MoS_(2)材料,提出了一种全介质MoS_(2)薄膜混合耦合波导结构传感器,该结构使得低品质因数(FOM)波导中产生了频域较宽的宽共振,而高FOM波导中产生了频域较窄的窄共振,实现了双波导耦合,进而... 详细信息

在波导耦合表面等离子体共振传感器结构中引入MoS_(2)材料,提出了一种全介质MoS_(2)薄膜混合耦合波导结构传感器,该结构使得低品质因数(FOM)波导中产生了频域较宽的宽共振,而高FOM波导中产生了频域较窄的窄共振,实现了双波导耦合,进而产生了Fano共振。对传感结构进行了数值模拟与分析研究,探究了MoS_(2)层数及各结构参数对传感性能的影响,并依据其影响将两波导厚度、相邻两层介质材料厚度、MoS_(2)层数作为输入参数,将FOM值作为输出参数,建立了基于深度极限学习机的优化算法。利用优化算法对权值参数进行优化,对比不同优化算法对光谱的优化能力,最终得到了GWO-DELM预测模型。结果表明,Fano形状可以通过改变结构参数进行动态调控。在最佳条件下,经过优化算法优化后的Fano共振的FOM值高达50000。

关键词：传感器 Fano共振 MoS_(2)薄膜双波导耦合 GWO-DELM

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基于Faster R-卷积神经网络的金属点阵结构缺陷识别方法

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兵工学报 2019年第11期40卷 2329-2335页

作者：张玉燕李永保温银堂张芝威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

采用增材制造技术制备的金属三维点阵结构可能存在裂纹、未熔合、断层等缺陷,导致金属点阵结构的结构-功能性能下降,为此提出一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。在Faster R-卷积神经网络架构基础上设计特征提取网络,结合工... 详细信息

采用增材制造技术制备的金属三维点阵结构可能存在裂纹、未熔合、断层等缺陷,导致金属点阵结构的结构-功能性能下降,为此提出一种金属三维多层点阵结构内部缺陷的检测方法。在Faster R-卷积神经网络架构基础上设计特征提取网络,结合工业CT扫描图片,对得到的断层灰度图像中缺陷部位进行快速、准确、智能检测识别和定位。实验验证结果表明,对金属三维多层点阵结构样件的内部典型缺陷识别率达到99. 5%.

关键词：金属点阵结构缺陷识别无损检测 CT扫描图像 Faster R-卷积神经网络

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电磁弹性动力学初边值问题12类变量广义变分原理

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计算力学学报 2011年第1期28卷 63-65,157页

作者：王作君郑德忠郑成博郑世科燕山大学电气工程学院测试计量技术及仪器河北省重点实验室秦皇岛066004

基于Yao建立的电磁弹性固体广义变分原理,运用关于非传统Hamilton型广义变分原理的方法,建立了电磁弹性动力学初边值问题的12类变量广义变分原理,可反映该问题的全部特征,其独立变分变量为该问题的全部变量,即位移、速度、动量、应变、... 详细信息

基于Yao建立的电磁弹性固体广义变分原理,运用关于非传统Hamilton型广义变分原理的方法,建立了电磁弹性动力学初边值问题的12类变量广义变分原理,可反映该问题的全部特征,其独立变分变量为该问题的全部变量,即位移、速度、动量、应变、应力、电位移、磁感应强度、电场强度、磁场强度、电标量势、磁标量势和磁矢量势。本文建立的广义变分原理可为电磁弹性动力学提供建立杂交或混合有限元等变分近似解法的理论基础。

关键词：广义变分原理电磁弹性动力学初边值问题

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晶格扰动对纳米孔超表面Fano共振特性的影响

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光学学报 2022年第15期42卷 178-185页

作者：陈颖李美洁王建坤赵蒙燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室河北秦皇岛066004

高Q值共振超表面以其对局域电磁场的显著增强而在纳米光子学中受到广泛关注。基于全介质材料独特的电磁属性,提出了一种方形晶格对称性破缺的全介质纳米孔阵列超表面,通过打破方形晶格原胞的面内对称性来激发近红外区域的高Q值Fano共振... 详细信息

高Q值共振超表面以其对局域电磁场的显著增强而在纳米光子学中受到广泛关注。基于全介质材料独特的电磁属性,提出了一种方形晶格对称性破缺的全介质纳米孔阵列超表面,通过打破方形晶格原胞的面内对称性来激发近红外区域的高Q值Fano共振。在垂直入射平面波的激发下,该超表面实现了极化独立的双重简并模态Fano共振以及极化依赖的三重非简并模态Fano共振,后者具有更高的Q值与更强的电磁局域性能。采用数值模拟探究了晶格扰动参数对三重非简并模态Fano共振特性的影响。结果表明,三重非简并模态Fano共振的Q值与局域电场强度受晶格扰动参数控制,通过优化晶格扰动参数,三重非简并模态Fano共振的Q值可同时高达1.8×10^(4),2.7×10^(4),1.9×10^(4),其局域电场强度可同时高达2×10^(4),3×10^(4),1.5×10^(4)。

关键词：表面光学光学超表面多重Fano共振方形晶格高Q值电磁局域增强

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黑体腔高温传感器结构设计

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红外与激光工程 2015年第9期44卷 2609-2614页

作者：吴飞董杰田海霞蔡璐璐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

基于积分方程理论建立了黑体腔的结构模型,分析了腔体长径比、孔径比、接收器到腔口的距离、腔体材料本身发射率等参数对腔体发射率的影响,提出了黑体腔优化参数设计,同时,应用有限元分析法分析了不同形状黑体腔腔体对接收器稳态温度、... 详细信息

基于积分方程理论建立了黑体腔的结构模型,分析了腔体长径比、孔径比、接收器到腔口的距离、腔体材料本身发射率等参数对腔体发射率的影响,提出了黑体腔优化参数设计,同时,应用有限元分析法分析了不同形状黑体腔腔体对接收器稳态温度、动态响应时间的影响。研究结果表明:黑体腔结构参数的改变直接影响黑体腔发射率、接收器稳态温度、动态响应时间,进而影响黑体腔性能,积分方程法和有限元法结合分析为黑体腔研究以及优化设计提供了新思路。

关键词：黑体腔积分发射率有限元 ANSYS仿真

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