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基于ATR-FTIR光谱测量结晶过程溶液浓度的变量稳定加权混合收缩方法
1
作者
徐啟蕾
郭鲁钰
+2 位作者
杜康
单宝明
张方坤
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1413-1418,共6页
针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时,因光谱谱线维度高、无关变量多,导致的标定模型预测精度低、可解释性差等问题,提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。首先提出对光谱变量进行随机二进采...
针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时,因光谱谱线维度高、无关变量多,导致的标定模型预测精度低、可解释性差等问题,提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。首先提出对光谱变量进行随机二进采样,将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法(SWVCPA)。通过对变量的重要性进行排序,采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量,实现了对光谱变量空间的初步收缩,并大幅提高了收缩的稳定性。然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法(DSSA),以最小化训练预测均方根误差(RMSEC)为适应度函数进一步优化变量组合。这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点,通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性,防止算法陷入局部最优;通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优,允许保留更多的变量进行精准选择。为了验证新方法的性能,使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。结果表明,新方法将光谱变量数从613个减少到46个,与原始光谱相比,使用选择后变量建立的偏最小二乘法(PLSR)模型其预测均方根误差(RMSEP)为从1.727 9降低到0.165 4,预测决定系数(R^(2))从0.973 7提高到0.999 7。另外相比于特征谱段、遗传算法(GA)以及变量种群组合分析法(VCPA)选择变量建立的模型,使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性,说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。
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关键词
变量选择
溶液浓度测量
结晶
ATR-FTIR光谱
智能优化算法
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职称材料
晶格旋转光子晶体Mach-Zehnder干涉结构传感特性
被引量:
4
2
作者
陈卫东
于娜
+1 位作者
陈颖
王文跃
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期27-31,共5页
基于光子晶体的自准直效应,利用在同一背景折射率下不同介质柱的等效折射率的不同,提出了一种基于晶格旋转的二维光子晶体Mach-Zehnder干涉仪折射率传感器.分别应用线缺陷和空气平板波导构成其分束镜和全反镜,并在其中一个干涉臂上设置...
基于光子晶体的自准直效应,利用在同一背景折射率下不同介质柱的等效折射率的不同,提出了一种基于晶格旋转的二维光子晶体Mach-Zehnder干涉仪折射率传感器.分别应用线缺陷和空气平板波导构成其分束镜和全反镜,并在其中一个干涉臂上设置传感区域.通过改变填充到传感区域溶液的浓度,改变介质柱的折射率,进而影响透射谱的中心波长,从而建立起溶液浓度和透射波长之间的数学关系;并进行了酒精溶液浓度测量的数值模拟,结果表明,该传感器在1.33~1.37折射率变化范围内灵敏度为250 nm/RIU.
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关键词
传感器
光子晶体
MACH-ZEHNDER
溶液浓度测量
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职称材料
GBS-1型光电比色计的原理与检修
3
作者
陈媛媛
《电子仪器仪表用户》
2000年第3期42-43,共2页
介绍GBS-1型光电比色计的工作原理和故障检修的方法。
关键词
光电比色计
检修
故障分析
溶液浓度测量
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职称材料
题名
基于ATR-FTIR光谱测量结晶过程溶液浓度的变量稳定加权混合收缩方法
1
作者
徐啟蕾
郭鲁钰
杜康
单宝明
张方坤
机构
青岛科技大学自动化与电子工程学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期1413-1418,共6页
基金
国家自然科学基金项目(62103216)
山东省自然科学基金项目(ZR2020QF060)资助。
文摘
针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时,因光谱谱线维度高、无关变量多,导致的标定模型预测精度低、可解释性差等问题,提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。首先提出对光谱变量进行随机二进采样,将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法(SWVCPA)。通过对变量的重要性进行排序,采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量,实现了对光谱变量空间的初步收缩,并大幅提高了收缩的稳定性。然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法(DSSA),以最小化训练预测均方根误差(RMSEC)为适应度函数进一步优化变量组合。这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点,通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性,防止算法陷入局部最优;通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优,允许保留更多的变量进行精准选择。为了验证新方法的性能,使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。结果表明,新方法将光谱变量数从613个减少到46个,与原始光谱相比,使用选择后变量建立的偏最小二乘法(PLSR)模型其预测均方根误差(RMSEP)为从1.727 9降低到0.165 4,预测决定系数(R^(2))从0.973 7提高到0.999 7。另外相比于特征谱段、遗传算法(GA)以及变量种群组合分析法(VCPA)选择变量建立的模型,使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性,说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。
关键词
变量选择
溶液浓度测量
结晶
ATR-FTIR光谱
智能优化算法
Keywords
Variable Selection
Solution concentration monitoring
Crystallization
ATR-FTIR spectra
Intelligent optimization algorithm
分类号
O657.3 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
晶格旋转光子晶体Mach-Zehnder干涉结构传感特性
被引量:
4
2
作者
陈卫东
于娜
陈颖
王文跃
机构
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
燕山大学电气工程学院
出处
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期27-31,共5页
基金
国家自然科学基金项目(61201112
61172044)
+2 种基金
中国博士后基金项目(2012M510765)
教育部科学技术研究重大项目基金(211023)
河北省自然科学基金项目(F2012203169)
文摘
基于光子晶体的自准直效应,利用在同一背景折射率下不同介质柱的等效折射率的不同,提出了一种基于晶格旋转的二维光子晶体Mach-Zehnder干涉仪折射率传感器.分别应用线缺陷和空气平板波导构成其分束镜和全反镜,并在其中一个干涉臂上设置传感区域.通过改变填充到传感区域溶液的浓度,改变介质柱的折射率,进而影响透射谱的中心波长,从而建立起溶液浓度和透射波长之间的数学关系;并进行了酒精溶液浓度测量的数值模拟,结果表明,该传感器在1.33~1.37折射率变化范围内灵敏度为250 nm/RIU.
关键词
传感器
光子晶体
MACH-ZEHNDER
溶液浓度测量
Keywords
sensor
photonic crystal
Mach-Zehnder
concentration measurement
分类号
TP212.3 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
GBS-1型光电比色计的原理与检修
3
作者
陈媛媛
机构
天津市中医医院
出处
《电子仪器仪表用户》
2000年第3期42-43,共2页
文摘
介绍GBS-1型光电比色计的工作原理和故障检修的方法。
关键词
光电比色计
检修
故障分析
溶液浓度测量
分类号
TN16 [电子电信—物理电子学]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于ATR-FTIR光谱测量结晶过程溶液浓度的变量稳定加权混合收缩方法
徐啟蕾
郭鲁钰
杜康
单宝明
张方坤
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
2
晶格旋转光子晶体Mach-Zehnder干涉结构传感特性
陈卫东
于娜
陈颖
王文跃
《强激光与粒子束》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014
4
下载PDF
职称材料
3
GBS-1型光电比色计的原理与检修
陈媛媛
《电子仪器仪表用户》
2000
0
下载PDF
职称材料
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