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基于PSO-PLS混合算法的水体COD紫外吸收光谱检测研究 被引量:9
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作者 郑培超 赵伟能 +3 位作者 王金梅 赖春红 王小发 毛雪峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期136-140,共5页
化学需氧量(COD)是反映水体受有机物污染程度的重要指标。紫外吸收光谱法是目前水体COD检测研究中应用最为广泛的方法,具有样品无需预处理,成本低,无污染,测定速度快等优点。但是,原始光谱数据维数高,光谱信息中包含大量冗余变量,直接... 化学需氧量(COD)是反映水体受有机物污染程度的重要指标。紫外吸收光谱法是目前水体COD检测研究中应用最为广泛的方法,具有样品无需预处理,成本低,无污染,测定速度快等优点。但是,原始光谱数据维数高,光谱信息中包含大量冗余变量,直接将全光谱数据进行建模存在精度低,计算复杂等问题。针对紫外吸收光谱全光谱建模精度低,光谱数据存在大量共线性的问题,提出了一种基于粒子群算法(PSO)结合偏最小二乘(PLS)优选特征波长建立预测模型的方法,以提高紫外吸收光谱预测模型的精度和适用性,简化模型。利用搭建的紫外吸收光谱装置,采集29份不同浓度的COD标准溶液的紫外光谱数据,每份标准溶液采集5次取平均值并对其进行平滑处理,减少仪器和环境带来的误差。考虑到标准溶液在200~310 nm的光谱范围内存在吸收,故选取该波段范围内246个波长点作为建模数据,每个波长点下的吸光度数据作为一个粒子并按照顺序编号,以PLS为建模方法,相关系数r和均方根误差(RMSE)为评价指标,设置粒子群算法适应度函数f(x)=min(RMSE),取粒子初始种群数为20个,惯性权重w=0.6,自我学习因子c1=1.6,群体学习因子c2=1.6,最大迭代次数为200次,算法终止条件为达到最大迭代次数。算法输出全局最优变量取值为168,94,181,183,175,209,106和142。采用粒子群算法优选的8个波长点建立PLS预测模型的相关系数r和预测均方根误差RMSE分别为0.99998和0.1551。为了验证PSO-PLS建立的预测模型效果,建立了PLS,iPLS和SVR三种预测模型进行对比。验证结果表明,PSO-PLS模型的相关系数r和均方根误差RMSE均优于其他三种预测模型,说明粒子群算法能有效的提取用于PLS建模的特征波长,消除子区间变量的共线性,提高预测模型的精度。该方法为实现水体COD实时在线监测提供了一种有效途径。 展开更多
关键词 粒子群算法 紫外吸收光谱 COD测量 PLS回归
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基于非线性放大环镜和Lyot滤波器的多波长与耗散孤子锁模态开关型掺铥光纤激光器 被引量:4
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作者 王小发 刘经惠 靳增高 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-10,共10页
报道了一种基于非线性放大环镜和Lyot滤波器技术的态开关型掺铥光纤激光器.通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,掺铥光纤激光器可以分别在多波长态和耗散孤子锁模态运行,并且两种态之间可以相互切换.对于多波长态,在光谱半功率值范围内... 报道了一种基于非线性放大环镜和Lyot滤波器技术的态开关型掺铥光纤激光器.通过仔细调节偏振控制器和泵浦功率,掺铥光纤激光器可以分别在多波长态和耗散孤子锁模态运行,并且两种态之间可以相互切换.对于多波长态,在光谱半功率值范围内能生成8个稳定的波长;对于耗散孤子锁模态,在1996 nm的中心波长处产生脉冲能量高达41.49 nJ,脉冲持续时间为2.4 ns,光谱带宽为29 nm的耗散孤子.不同运行态间的切换归因于偏振控制器导致的非线性放大环镜的功能的改变. 展开更多
关键词 非线性放大环镜 Lyot滤波器 多波长 耗散孤子 光纤激光器
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基于滤光片提取光谱的流动注射-溶液阴极辉光放电检测研究
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作者 郑培超 钟超 +4 位作者 王金梅 罗元江 赖春红 王小发 毛雪峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期842-847,共6页
溶液阴极辉光放电-原子发射光谱法是近年来兴起的一种新型水体金属离子检测技术,它具有快速,在线和低成本检测的显著特点。以工业注射泵实现溶液阴极辉光放电激发源的流动注射进样,再以窄带滤光片分别提取Na,K,Ca,Li,Sr和Cs金属元素发... 溶液阴极辉光放电-原子发射光谱法是近年来兴起的一种新型水体金属离子检测技术,它具有快速,在线和低成本检测的显著特点。以工业注射泵实现溶液阴极辉光放电激发源的流动注射进样,再以窄带滤光片分别提取Na,K,Ca,Li,Sr和Cs金属元素发射光谱信号,最后由光电倍增管和皮安表接收光谱信息光谱信号,实现了水质金属元素的检测。实验分析了注射容量分别为100和166μL对1 mg·L^(-1)的Na元素产生的信号强度的影响,研究发现其信号强度的相对标准偏差(RSD)分别为4.64%和1.95%,说明两种注射量稳定性都较好。为了获得更好的分析性能,实验分析了直流放电电压,狭缝的宽度以及光电倍增管供压等参数对信号强度的影响。实验结果表明,在直流放电电压为1000 V,狭缝宽度为70μm和光电倍增管供压为-800 V时获得了较高的信背比。采用此装置在流动注射模式下,测得了Na,K,Ca,Li,Sr和Cs六种金属元素检出限,分别为2.78,4.23,589,9.45,981和83.6μg·L^(-1)。实验最后对混合溶液标定物质中的Na和K元素进行了定量分析测量,测量的误差分别为7.5%和6.67%,精密度分别为1.24%和0.89%,研究结果表明基于滤光片提取光谱的流动注射分析-溶液阴极辉光放电-原子发射光谱方法具有较高的检测准确度。 展开更多
关键词 溶液阴极辉光放电 滤光片 流动注射分析 检出限
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基于免疫传感器和激光诱导击穿光谱的痕量农药测量方法 被引量:4
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作者 崔友伟 郑培超 +3 位作者 王小发 矫雷子 董大明 吴景 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2275-2278,共4页
农药在农作物病虫害及农作物高产稳产等方面起到了相当重要的作用,但是农药的长期大量使用,对生态和人类健康造成了极大的危害。根据相关文献查阅,基于免疫传感器和激光诱导击穿光谱的分析方法对农药残留的检测未见相关报道。提出了激... 农药在农作物病虫害及农作物高产稳产等方面起到了相当重要的作用,但是农药的长期大量使用,对生态和人类健康造成了极大的危害。根据相关文献查阅,基于免疫传感器和激光诱导击穿光谱的分析方法对农药残留的检测未见相关报道。提出了激光诱导击穿光谱对免疫传感器捕获待测目标物的探针进行检测,从而间接计算出待测目标物的浓度。使用免疫层析试纸条对痕量农药进行检测,虽然免疫层析试纸条可以实现对痕量农药的测量,但是仅能定性且检测的范围很窄,为了拓宽免疫层析试纸条对痕量农药的测量范围,运用激光诱导击穿光谱(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)对免疫层析试纸条上捕获痕量农药的金属纳米颗粒进行光谱测量,构建免疫层析试纸条与LIBS的检测方法。以毒死蜱农药为研究对象,因农药残留属于小分子抗原检测,所以免疫层析试纸条运用竞争法对毒死蜱进行检测。滴加了低浓度毒死蜱的免疫层析试纸条上控制线和检测线的颜色差异不明显,难以用人眼分辨出是否检测到了毒死蜱。对添加了毒死蜱的免疫层析试纸条的控制线和检测线分别选取点,测量AuⅠ242.733 nm处的光谱,用控制线的平均光谱强度减去检测线的平均光谱强度即为毒死蜱的信号,此方法可以检测出免疫层析试纸条观察不到的信号,还规避了LIBS检测限高的问题。随着毒死蜱浓度从0增加到106 ng·mL^(-1),LIBS光谱数据差值逐渐增大。为了消除随机误差的影响,使用ΔLIBS强度(测量样品强度减去空白样品强度)与毒死蜱浓度取Lg绘制校准曲线。ΔLIBS强度与毒死蜱浓度在10~106 ng·mL^(-1)范围内呈线性相关,Y=6.14X+31.85,R 2=0.969,毒死蜱的检测限为0.39 ng·mL^(-1)。研究表明,免疫层析试纸条与LIBS结合实现了对痕量农药的测量,能有效的扩宽毒死蜱的检测范围。同时,免疫层析试纸条与LIBS的结合对其他物质的检测也值得进一步研究。 展开更多
关键词 免疫层析试纸条 激光诱导击穿光谱 农药检测
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基于iOS的地质露头全景可视化软件GeoPano 被引量:4
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作者 邓怡颖 汪小发 +7 位作者 张夏冬 王敬朝 孙俊杰 樊隽轩 史宇坤 杨娇 侯旭东 陈中阳 《地层学杂志》 CSCD 北大核心 2019年第4期401-410,共10页
地质露头或剖面是地质学中重要的数据资源,在科学研究、科普与教学中扮演着不可替代的角色。但是,传统的地质露头展示方式缺乏现实感和空间感。为了弥补该缺陷,实现重要地质露头的数字化与高质量服务,笔者团队将虚拟现实的全景可视化技... 地质露头或剖面是地质学中重要的数据资源,在科学研究、科普与教学中扮演着不可替代的角色。但是,传统的地质露头展示方式缺乏现实感和空间感。为了弥补该缺陷,实现重要地质露头的数字化与高质量服务,笔者团队将虚拟现实的全景可视化技术结合到地质露头展示中,设计与开发了一款基于iOS的地质露头全景可视化软件GeoPano.该软件通过在移动端设备上调用Web接口,获取并展示前期釆集、制作并集成到在线数据库中的地质露头全景图,实现地质露头的水平360。自由环视或720。全视角浏览以及缩放、査看细节等功能。此夕卜,该软件还提供剖面名称、地理位置、地层描述、古生物概况等专业信息,帮助用户充分了解地质露头的真实发育情况、周边环境的地形地貌特征,以及基本的地质学信息,从而辅助地质学基础研究、野外科考、科普和教学等工作。 展开更多
关键词 地质露头 全景可视化 IOS app设计与开发 地质露头数字化
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2.04 μm harmonic noise-like pulses generation from a mode-locked fiber laser based on nonlinear polarization rotation
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作者 wang xiao-fa JIN Zeng-gao LIU Jing-hui 《Optoelectronics Letters》 EI 2021年第1期18-21,共4页
We report the generation of harmonic noise-like mode-locked pulses in a thulium-doped fiber laser. In this laser, mode-locking can be realized through the nonlinear polarization rotation(NPR) technique. The ring cavit... We report the generation of harmonic noise-like mode-locked pulses in a thulium-doped fiber laser. In this laser, mode-locking can be realized through the nonlinear polarization rotation(NPR) technique. The ring cavity configuration uses 5 m of a Tm-doped dual-cladding fiber, as a gain medium, pumped by a 793 nm diode laser. The cavity uses a couple of polarization controllers(PCs) and polarization-dependent isolator to form a nonlinear polarization-rotating saturable absorber. By carefully adjusting of the PCs, the laser generates noise-like mode-locked pulses at the 2.04 μm band. With the increase of the pump power, the laser generates harmonics of the mode-locking fundamental repetition frequency of 6.88 MHz, from which we can obtain the second harmonic in a controlled mode. The obtained results may be useful for enhancing the understanding of the mechanism and characteristics of noise-like pulse at the 2 μm band. 展开更多
关键词 POLARIZATION FIBER MODE
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2μm noise-like mode-locked fiber laser based on nonlinear optical loop mirror
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作者 wang xiao-fa MAO Hong-yang +1 位作者 LIU Qi-hang LIU Dong-xin 《Optoelectronics Letters》 EI 2021年第5期294-297,共4页
We report a Tm-doped noise-like mode-locked(NLML)pulsed fiber laser with a compact linear cavity which consists of dual nonlinear optical loop mirrors(NOLMs).The design of dual-NOLM shows both exceptional compactness ... We report a Tm-doped noise-like mode-locked(NLML)pulsed fiber laser with a compact linear cavity which consists of dual nonlinear optical loop mirrors(NOLMs).The design of dual-NOLM shows both exceptional compactness in construction and distinct flexibility.In this laser,mode-locking can be realized through the nonlinear optical loop mirror technique.Stable noise-like mode-locked pulses with spectral bandwidth of 29.18 nm and pulse energy of 46 nJ are generated at a central wavelength of 1999.7 nm.Our results indicate that such a simple and inexpensive structure can pave the way for the development of generating supercontinuum with desirable performance. 展开更多
关键词 m noise-like mode-locked fiber laser based on nonlinear optical loop mirror
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