检索结果-内蒙古大学图书馆

计量学报 2015年第2期36卷 181-186页

作者：何群赵文爽江国乾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

针对风速时间序列的非平稳性与非线性，提出一种基于集合经验模式分解（EEMD）与AR建模分析的风电场风速集成预测方法。首先运用EEMD对风速序列进行预处理，将其分解为一系列相对平稳的固有模态分量（IMF），突出原始风速序列的局部特... 详细信息

针对风速时间序列的非平稳性与非线性，提出一种基于集合经验模式分解（EEMD）与AR建模分析的风电场风速集成预测方法。首先运用EEMD对风速序列进行预处理，将其分解为一系列相对平稳的固有模态分量（IMF），突出原始风速序列的局部特征信息；然后利用AR建模对各分量进行预测分析，降低建模难度与预测成本；最后，将各分量的预测结果利用最小二乘法求得权值后进行集成得到风速序列的预测结果。风电场实测数据验证表明，相比单一的AR建模预测和基于EMD的AR集成预测，该方法有效地提高了预测的精度。

关键词：计量学风速集成预测 EEMD 时间序列建模最小二乘法

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基于带吸收介质表面缺陷光子晶体的高通量检测

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中国激光 2014年第10期41卷 236-240页

作者：陈颖卢波范卉青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河北秦皇岛066004

提出了一种带有吸收介质的表面缺陷光子晶体结构,将表面波谐振原理和微孔板技术相结合,实现了样本溶液信息的高通量检测。根据分层传输矩阵法和Goos-Hnchen理论分析其折射率传感机理,建立谐振角度与样本折射率变化的理论模型。结合微... 详细信息

提出了一种带有吸收介质的表面缺陷光子晶体结构,将表面波谐振原理和微孔板技术相结合,实现了样本溶液信息的高通量检测。根据分层传输矩阵法和Goos-Hnchen理论分析其折射率传感机理,建立谐振角度与样本折射率变化的理论模型。结合微孔板和角度调制,在同一扫描周期中分别对不同传感区域的待测物实现光谱特性分析。结果表明,待测样本浓度变化将引起谐振角度的变化,进而使反射谱中的缺陷峰值波长产生漂移,并且单个周期角度扫描就可实现多个待测样本溶液信息的同时监测。该方法对高通量检测系统的设计具有一定的理论和技术参考价值。

关键词：传感器表面缺陷光子晶体吸收介质表面波谐振高通量检测

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改进LMD和LS-SVM在小电流接地故障选线中的应用

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计量学报 2016年第6期37卷 632-637页

作者：曹丽芳赵朋程陈颖王玉田张淑清张航飞徐剑涛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

提出一种改进的局部均值分解（LMD）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）相结合的小电流接地故障选线新方法。针对LMD存在端点效应的缺陷，提出了一种最小平方距离相关的改进算法，对端点效应进行了有效的抑制；LS-SVM在SVM基础上，用二次... 详细信息

提出一种改进的局部均值分解（LMD）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）相结合的小电流接地故障选线新方法。针对LMD存在端点效应的缺陷，提出了一种最小平方距离相关的改进算法，对端点效应进行了有效的抑制；LS-SVM在SVM基础上，用二次损失函数代替不敏感损失函数，用等式约束代替不等式约束，降低了计算复杂度。与径向基神经网络（RBF）方法的分类效果对比，验证了LS-SVM在非线性模式识别方面的优势。实验表明该方法能够很好地选出故障线路，为小电流接地故障选线提供了一种有效的新方法。

关键词：计量学故障选线小电流接地局部均值分解端点效应 LMD改进算法最小二乘支持向量机

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三维荧光结合二阶校正快速测定水中酚类

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 113-118页

作者：王选瑞张立娟王玉田商凤凯孙洋洋张慧张艳王书涛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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

酚类化合物在冶金、炼油、机械制造、医药、农药和油漆等工业有广泛的应用,但酚类化合物具有毒性,若不加以处理将会对环境造成污染。水是生命之源,水环境中酚类化合物检测显得尤为重要。三维荧光光谱分析法具有灵敏度高、检测速度快、... 详细信息

酚类化合物在冶金、炼油、机械制造、医药、农药和油漆等工业有广泛的应用,但酚类化合物具有毒性,若不加以处理将会对环境造成污染。水是生命之源,水环境中酚类化合物检测显得尤为重要。三维荧光光谱分析法具有灵敏度高、检测速度快、预处理方便和痕量检测等特点,二阶校正分析法可以在混合物中分辨出感兴趣的成分。采用三维荧光光谱结合二阶校正方法对水环境中酚类化合物进行测定。实验选用间甲酚和间苯二酚作为被测物质,配置添加干扰物和不添加干扰物两类样本,通过FLS920稳态荧光光谱仪测得8个校正样本和8个预测样本的三维荧光光谱数据,并对其进行数据预处理,扣除原始光谱中所包含的散射干扰,并对原始光谱数据进行激发/发射校正,然后采用db3小波函数生成的小波包对光谱数据进行数据压缩,去除光谱数据中的冗余信息,其中压缩分数达到91.67%,恢复分数达到96.62%。然后分别采用平行因子分析(PARAFAC)和自加权交替三线性分解(SWATLD)两种二阶校正方法对预处理后的光谱数据进行定性和定量分析。根据核一致分析法结合残差判别分析法的分析结果,设定未添加干扰物样品组分数为2,添加干扰物样品组分数为3。定性分析结果显示,无论有无添加干扰物,两种二阶校正法都能准确的分辨出样本中的间甲酚和间苯二酚,其中间甲酚的荧光峰位置为λem=298 nm/λex=274 nm;间苯二酚的荧光峰位置为λem=304 nm/λex=275 nm。定量分析结果显示,用PARAFAC算法测定不添加干扰物的样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率分别达到了93.37%±4.92%和95.19%±5.25%;测定添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率达到92.09%±2.64%和97.08%±5.26%。用SWATLD算法测定不添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率分别达到了93.11%±4.73%和96.80%±5.04%;测定添加干扰物样本时,对间甲酚和间苯二酚浓度的平均回收率达到97.30%±4.52%和96.92%±5.61%,且两种二阶校正方法得出的预测样本均方差(RMSEP)均小于0.03 mg·L-1。实验结果表明,在荧光光谱峰位置相近、光谱严重重叠且有干扰物的情况下, PARAFAC和SWATLD两种二阶校正算法都能对水溶液中的酚类化合物进行快速、准确地测定。

关键词：三维荧光二阶校正酚类化合物小波包平均回收率

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三维荧光光谱结合二阶校正方法同时测定水中两种酚类

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光谱学与光谱分析 2020年第1期40卷 119-124页

作者：孙洋洋张立娟王玉田商凤凯王选瑞张慧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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

水是生命之源,人们日常生产生活离不开水。近年来水体污染日趋严重,已经危害到人类的健康。酚类化合物(Phenolic Compound)是一种广泛存在且很难降解的有机污染物,指的是芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的含羟基衍生物,毒性很强... 详细信息

水是生命之源,人们日常生产生活离不开水。近年来水体污染日趋严重,已经危害到人类的健康。酚类化合物(Phenolic Compound)是一种广泛存在且很难降解的有机污染物,指的是芳香烃中苯环上的氢原子被羟基取代所生成的含羟基衍生物,毒性很强,对动植物及人类的生命活动有严重危害。实验研究对象选取间苯二酚(resorcinol,RES)和对苯二酚(hydroquinone,HYD)来配制待测样本,并且在其中3组预测样本中加入苯酚(phenol,PHE)作为干扰物,待测样本和空白溶剂分别用FS920稳态荧光光谱仪(edinburgh instruments,EI)扫描得到荧光光谱数据。对所得到的数据通过扣除空白溶剂法来消除拉曼散射的影响,得到的数据在消除干扰的同时最大程度保留下来原光谱所包含的重要信息。校正后光谱变得更加圆滑,荧光强度显著增强,因此,校正处理后的光谱信息更为准确。利用三维荧光光谱(EEM)结合平行因子分析(PARAFAC)和交替惩罚三线性分解(APTLD)两种二阶校正方法,分别完成在不含干扰物和含有干扰物、同时激发-发射光谱严重重叠时对间苯二酚、对苯二酚的快速、直接、准确测量,并给出定性、定量分析结果。PARAFAC算法对混合体系的组分数(即化学秩)较敏感,组分数选取过大易使其陷入计算"沼泽",迭代次数增多,计算耗时变长。故本文利用核一致诊断法(CORCONDIA)预估计出准确的组分数,保证PARAFAC算法更加快速准确。从定性分析结果知,当不含有干扰物时,PARAFAC能够准确分辨出间苯二酚和对苯二酚,二者荧光峰位置极为接近,很难用传统方法分辨,体现出将三维荧光光谱技术与化学计量学二阶校正方法相结合所具有的"二阶优势";定量分析结果给出,在有干扰物共存时,分别应用两种二阶校正法解析光谱数据结果显示:PARAFAC的浓度预测回收率为93.4%±0.5%~97.1%±1.0%,预测均方根误差小于0.190 mg·L^-1;APTLD的浓度预测回收率为95.9%±1.6%~97.2%±0.8%,预测均方根误差小于0.116 mg·L^-1,通过比较两种方法性能得:PARAFAC对待测物组分数敏感,对待分解的光谱数据严格线性要求高;而APTLD对混合物组分数不敏感,计算速度快,抗噪声能力较强,结果稳定,具有较明显的优势。

关键词：交替惩罚三线性分解三维荧光光谱二阶优势精密度酚类

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基于三维荧光光谱的Krawtchouk图像矩算法在多环芳烃定量分析中的应用

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光谱学与光谱分析 2018年第12期38卷 3785-3789页

作者：潘钊崔耀耀吴希军苑媛媛刘婷婷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 燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004

以多环芳烃中的芴和苊为研究对象,提出一种将三维荧光光谱技术与Krawtchouk图像矩、广义回归神经网络相结合的定量分析的方法。利用FS920荧光光谱仪获取样品的三维荧光光谱数据,得到对应的三维光谱灰度图。直接计算三维光谱灰度图的Kraw... 详细信息

以多环芳烃中的芴和苊为研究对象,提出一种将三维荧光光谱技术与Krawtchouk图像矩、广义回归神经网络相结合的定量分析的方法。利用FS920荧光光谱仪获取样品的三维荧光光谱数据,得到对应的三维光谱灰度图。直接计算三维光谱灰度图的Krawtchouk矩,将得到的Krawtchouk矩经平均影响值筛选后作为广义回归神经网络的输入,建立多环芳烃(PAHs)的定量模型。预测8组混合溶液的测试样本,芴和苊的平均相对误差分别为0. 98%和2. 15%。研究结果表明,Krawtchouk矩经过筛选后预测结果更为准确,该方法能够有效提取光谱的特征信息,简单、准确的预测PAHs的浓度。

关键词：三维荧光光谱 Krawtchouk矩平均影响值广义回归神经网络

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三维荧光光谱结合EEMD与SWATLD测定水中多环芳烃

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光谱学与光谱分析 2019年第8期39卷 2595-2601页

作者：张慧张立娟王玉田商凤凯张艳孙洋洋王选瑞王书涛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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

多环芳烃(PAHs)类物质具有致畸、致癌、致突变的性质,严重污染生态环境,进而对人类的健康及动植物生长造成威胁。 PAHs通过排污、大气沉降、地表径流等各种循环途径进入水环境中,由于种类众多且化学性质相似,常规的检测方法如化学滴定... 详细信息

多环芳烃(PAHs)类物质具有致畸、致癌、致突变的性质,严重污染生态环境,进而对人类的健康及动植物生长造成威胁。 PAHs通过排污、大气沉降、地表径流等各种循环途径进入水环境中,由于种类众多且化学性质相似,常规的检测方法如化学滴定法、电化学法等很难实现快速准确的测定。为实现复杂体系中PAHs的定性与定量,工作中基于三维荧光光谱分析法,结合集合经验模态分解(EEMD)去噪与自加权交替三线性分解(SWATLD)二阶校正,对超纯水以及池塘水环境中的苊(ANA)和萘(NAP)进行分析测定。首先选择合理的浓度配制样本,用FS920荧光光谱仪测得样品的三维荧光光谱,利用空白扣除法将光谱数据中的散射消除,得到真实的光谱数据。然后对去除散射的数据进行EEMD降噪处理,该方法具有自适应性强、参数设置简便的优点,能够去除嘈杂信息,提高数据信噪比,并将去噪参数与快速傅里叶变换、小波滤波和经验模态分解进行比较。最后用SWATLD算法以“数学分离”代替“化学分离”,对超纯水和池塘水环境中光谱重叠的ANA和NAP进行定性识别和定量预测,该算法对组分数的选择不敏感,能够在未知干扰物共存情况下实现多组分目标分析物的同时检测,即具有“二阶优势”,并将预测结果与平行因子分析进行比较。结果表明空白扣除法能够成功将拉曼散射消除。 EEMD降噪方法使ANA和NAP的光谱更加规整平滑,有效信息更加突出,该方法去噪后数据信噪比为16.845 2,均方根误差为11.136 6,波形相似系数为0.990 9,三项指标均优于快速傅里叶变换和经验模态分解等其他去噪方法,能达到小波滤波的去噪效果并且不用设置先验参数。利用SWATLD二阶校正方法得到验证样本中ANA与NAP的分解光谱与实际光谱基本吻合,平均预测回收率分别为96.4%和104.2%,预测均方根误差分别为0.105和0.092 μg·L^-1;在存在未知干扰物的池塘水样本中,分解出的光谱依然能与实际光谱吻合, ANA与NAP两者的平均预测回收率分别为94.8%和105.5%,预测均方根误差分别为0.067和0.169 μg·L^-1;与平行因子分析相比,两项指标均具有优势。

关键词：多环芳烃三维荧光光谱集合经验模态分解自加权交替三线性

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改进的FastICA-SVR结合荧光光谱技术测定1-萘酚、2-萘酚

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光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 142-149页

作者：王玉田刘凌妃张立娟张正帅刘婷婷王书涛商凤凯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 河北环境工程学院河北秦皇岛066102

水作为生命之源与人类的生存息息相关,近年来关于水环境污染的报道越来越多,不容忽视。实验以萘酚的两种同分异构体1-萘酚、2-萘酚的混合物作为研究对象,提出了一种新的算法,通过对混合物的三维荧光光谱进行分析来实现水中萘酚的定性定... 详细信息

水作为生命之源与人类的生存息息相关,近年来关于水环境污染的报道越来越多,不容忽视。实验以萘酚的两种同分异构体1-萘酚、2-萘酚的混合物作为研究对象,提出了一种新的算法,通过对混合物的三维荧光光谱进行分析来实现水中萘酚的定性定量分析。利用FS920稳态荧光光谱仪对配制的混合溶液进行扫描得到荧光光谱数据,并对数据进行一系列的预处理去除拉曼散射和瑞利散射的影响。将解决盲源分离(BSS)问题的独立成分分析(ICA)算法应用到荧光光谱定性定量分析问题当中,盲源分离技术就是将测量得到的混合信号作为处理对象进行分解,实现未知系统中源信号的求解,并得到混合矩阵。对混合物中单一物质的识别与测量与盲源分离问题类似。采用基于负熵最大的快速独立成分分析(FastICA)算法对实验数据进行分解,将所有样本的三维荧光光谱数据沿发射波长方向展开成为向量,得到一个大小为(N×M)的矩阵(N为样本数,M为波长数),将该矩阵作为快速独立成分分析的输入进行独立分量提取,输出分别为单组分物质的展开荧光光谱和混合矩阵。FastICA算法的关键是利用牛顿迭代算法得到解混矩阵,但迭代过程中复杂的求导问题会使计算量增大、迭代速度减慢,针对该算法存在的问题,提出用差分法(又称为双点弦截法)代替求导的解决方法。为了验证算法的可行性,用改进后的算法和原有算法分别对荧光光谱数据进行了五次独立分量提取实验,原有算法平均运行时间为17.78s,而改进后的算法平均运行时间为3.22s,比原有算法提高了14.56s,有效地减少了计算量,改善了FastICA算法的迭代速度并且使其收敛性更加稳定。通过实验结果可以看出改进后的算法得到的光谱更接近真实的光谱。利用快速独立成分分析算法分解得到的混合矩阵与物质浓度相关,这是物质定量分析的依据,但它们之间的关系可能是非线性的,采用能实现非线性拟合的支持向量回归机(SVR)进行回归预测,将混合矩阵和实际浓度矩阵分别作为SVR的输入和输出,利用遗传算法(GA)对支持向量回归机的参数进行优化选择,并选择径向基核函数(RBF函数)作为SVR的核函数,建立回归模型,实现对荧光光谱的定量分析。1-萘酚的拟合相关系数(r)为0.998 6,样品回收率(Recovery rate)为96.75%～104.2%,预测均方根误差(RMSEP)为0.119μg·L^(-1);2-萘酚的拟合相关系数为0.998 8,样品回收率为96.8%～105.5%,预测均方根误差为0.1μg·L^(-1),预测结果比较令人满意,符合预测要求。实验证明改进的基于负熵最大的FastICA-SVR算法能实现对混合物中1-萘酚、2-萘酚准确有效的识别和测量,并且改进之后加快了算法的分解速度。

关键词：萘酚光谱分解独立成分分析支持向量回归机样品回收率

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基于弹性网降维及花授粉算法优化BP神经网络的短期电力负荷预测

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仪器仪表学报 2019年第7期40卷 47-54页

作者：张淑清杨振宁张立国苑世钰王志义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秦皇岛066004 93046部队青岛266111

电力负荷预测为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。随着智能电网的全面发展,数据采集与监视控制系统(SCADA)获取数据量增加,数据的结构也更加复杂,负荷的频繁变化以及地区性的气象因素等都将影响负荷的预测的准确性。提出一种弹性... 详细信息

电力负荷预测为电力系统规划和运行提供可靠的决策依据。随着智能电网的全面发展,数据采集与监视控制系统(SCADA)获取数据量增加,数据的结构也更加复杂,负荷的频繁变化以及地区性的气象因素等都将影响负荷的预测的准确性。提出一种弹性网(EN)进行大数据降维以及花授粉算法(FPA)优化BP神经网络的短期电力负荷预测方法。首先采用弹性网对负荷和气象等高维大数据进行选择和降维。弹性网通过在惩罚项中添加L1范数和L2范数,兼具了最小绝对值收缩及变量选择(LASSO)和岭回归的优点,克服了LASSO降维时因为数据内部存在共线性和群组效应而影响降维效果的问题;然后,考虑到BP神经网络权值和阈值容易受到初值的影响、收敛速度慢以及容易陷入局部最优,引入花授粉算法(FPA)优化BP神经网络,通过与粒子群算法(PSO)对比得出花授粉算法寻优速度更快,效果更好。本文方法应用于实际电力负荷预测,结果表明能有效提高预测精度。

关键词：短期电力负荷预测大数据变量选择及降维最小绝对值收缩及变量选择弹性网花授粉算法优化BP神经网络

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亚波长介质光栅/MDM波导/周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析

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物理学报 2022年第3期71卷 128-134页

作者：陈颖周健丁志欣张敏朱奇光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秦皇岛066004

基于衍射原理和模耦合理论,提出了一种由亚波长介质光栅/金属-电介质-金属(metal-dielectric-metal,MDM)波导/周期性光子晶体组成的复合微纳结构.结合反射角谱深入分析了表面等离子激元的传输特性以及在固定波长下不同入射角时刻形成的... 详细信息

基于衍射原理和模耦合理论,提出了一种由亚波长介质光栅/金属-电介质-金属(metal-dielectric-metal,MDM)波导/周期性光子晶体组成的复合微纳结构.结合反射角谱深入分析了表面等离子激元的传输特性以及在固定波长下不同入射角时刻形成的双重Fano共振的产生机理.研究表明,双重Fano共振是由在亚波长介质光栅/MDM波导结合的上层结构中产生的独立可调的双离散态分别与在周期性光子晶体中形成的连续态相互耦合形成的.接着定量讨论了结构参数对双重Fano特性的影响,探究了双重Fano共振的演变规律.结果表明,改变结构参数可实现双Fano共振曲线和谐振角度之间的调谐,且在最优条件下,共振A区FR a和FR b的品质因数(figure of merit,FOM)可高达460.0和4.00×10^(4),共振B区FR a和FR b的FOM值可高达269.2和2.22×10^(4).该结构可为基于Fano共振的折射率传感器设计提供有效的理论参考.

关键词：衍射原理模耦合表面等离子激元双重Fano共振

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