叠加模型仿真化学烟雾光谱

提出化学战剂烟雾红外光谱辐射传输的计算机仿真模型，利用自行研制的被动式傅里叶变换红外光谱仪（ＦＴＩＳ）遥测的各种背景光谱，仿真出几种特殊的化学烟雾的光谱。

烟幕对抗红外成像制导导弹的仿真建模

烟幕对红外和近红外等波段的电磁波有吸收、反射和散射等特性,可以导致红外成像制导导弹导引头接收到的能量大大衰减,从而降低导弹命中率。在综合分析烟幕对抗红外成像制导导弹复杂过程的基础上,建立了系统仿真模型,包括作战效能主模型、基于烟幕消光机理和红外成像制导原理的对抗模型以及其它辅助模型。进一步对干扰效果进行了仿真试验,动态仿真了烟幕对抗红外成像制导导弹的态势,得出了烟幕布放战术决策的原则和方法。

不同条件下海面Kelvin尾迹的红外仿真

针对舰船在海上航行时形成的尾迹包含多类信息,利用Kelvin尾迹模型得到舰船速度为5m/s、10m/s和15m/s的尾迹最大波高分别为0.5m、1.5m和2.5m。通过海浪PiersonMoscowitz谱模型描述海面风速分别为5m/s、8m/s和10m/s下的复杂海面背景模型。基于海面背景和尾迹区域的几何差异,建立了Kelvin尾迹的红外发射模型,得到不同海面风速、不同舰船航速和不同探测天顶角下的红外特征仿真图像。仿真结果表明,红外图像的灰度极大值位于尾迹波峰处,海面风速由5m/s增加到10m/s时,尾迹区域与海面背景平均灰度差值由100逐渐减小,直至无差异。相同海面风速下,舰船速度由5m/s增加到15m/s,尾迹波长由10m增加到40m,红外特征明显。改变探测器天顶角分别为0°和30°时,红外图像差异较小,当天顶角增大到60°时,尾迹区域灰度值接近海面背景,差值小于30,尾迹的辨识难度增加。

基于可见光图像的近红外场景仿真

利用地物光谱仪采集了晴天条件下典型地物在380-1100 nm的光谱反射率,并利用经过定标后的CMOS相机采集典型地物不同时段的可见光、近红外图像,结合相机辐射定标结果和地物目标的反射率建立了可见光、近红外图像灰度值的映射关系,且对简单场景进行图像分割,并通过查找表快速将可见光图像转化为近红外图像。建立了太阳辐射模型,在反演精度要求不是很高的条件下,可以反演一天内任意时刻的近红外图像。仿真结果表明,本文方法可生成真实感较好的近红外图像,为后续的各时段、各种天气条件及多种地物的近红外场景仿真奠定基础。

基于近红外光谱的大豆茎秆化学组分含量检测模型构建与应用

【目的】大豆茎秆化学组分(纤维素、半纤维素、木质素和粗纤维等)与其茎秆抗倒伏能力密切相关,但由于目前大豆茎秆化学组分检测多采用传统的化学分析技术,测定过程操作复杂、耗时耗力、成本昂贵且易造成环境污染,不适合大规模育种应用,因此,通过构建一套低成本、快速、科学、无污染的大豆茎秆化学组分检测方法,为大豆种质资源茎秆组分分布规律及其与大豆生长习性和倒伏性关系的研究提供方法基础。【方法】通过建立一套基于近红外光谱检测技术的大豆茎秆化学组分检测模型,并利用该模型对大豆种质资源茎秆中的中性洗涤纤维(neutral detergent fiber,NDF)、酸性洗涤纤维(acid detergent fiber,ADF)和粗纤维(crude fiber,CF)等化学组分进行检测分析,通过方差分析、多重比较和小提琴图分析,明确大豆茎秆CF含量与其生长习性及抗倒伏性之间的内在关系。【结果】基于构建的大豆茎秆化学组分近红外光谱快速检测模型对茎秆NDF、ADF和CF组分检测数值的校正相关系数(RC)均在0.90以上。利用16份模型外大豆茎秆样本对模型的有效性进行验证发现,常规化学检测与该模型检测结果之间无显著性差异(P>0.05)。利用该模型对2017年和2018年种植的393份大豆茎秆CF含量及其生长习性之间的关系进行分析,结果表明,大豆茎秆CF含量符合正态分布规律,在CF含量50.00%以上的材料中,2年数据均表现出直立型(91.67%和86.14%)显著高于蔓生型(8.33%和13.86%),表明大豆茎秆CF含量与其生长习性呈极显著正相关(P<0.01)。【结论】构建的近红外光谱模型具有低成本、快速高效、无污染的特点。此外,茎秆中CF含量高的大豆品种植株具有更强的抗弯曲度,可作为大豆抗倒伏育种亲本筛选的重要指标。

烷基羟肟酸盐与铌铁金红石的作用机理研究

通过铌铁金红石晶体结构和铌铁金红石与烷基羟肟酸盐作用前后红外光谱的分析 ,论证了铌铁金红石与烷基羟肟酸盐的吸附形式为化学吸附 ,并确定了烷基羟肟酸盐在铌铁金红石表面的吸附模型。

近红外光谱无创血糖检测模拟样品的试验研究

目的:采用蛋白质混合液作为模拟样品,对近红外光谱血糖测量中的测量方法和波长选择等基础问题进行了研究。方法:在1400 nm～1800 nm和2000 nm～2500 nm的波段,模拟样品中60个作为校正集样品,使用Nexus-870傅立叶干涉红外光谱仪生成近红外漫反射光谱,采用平滑、基线和微分校正处理,用偏最小二乘法(PLS)建立了葡萄糖测定的校正模型。20个作为测试集样品,用于检验模型的预测能力。结果:在2000 nm～2 500 nm波段内,经过平滑、基线和微分处理的校正模型相关系数达到0.998,预测集样本的标准偏差(RMSEP)达到了0.045。结论:平滑和基线校正配合微分处理可以有效的消除各个方面的噪声,如电噪声、杂散光等,优化光谱信号,提高模型的预测能力。本文研究结果为近红外光谱血糖测量的深入研究提供了理论和实践上的指导。

城市湖泊水体COD的近红外光谱法快速检测

将近红外光谱法与偏最小二乘法(PLS)相结合,快速检测了水体成分相对稳定的城市湖泊水体化学需氧量,通过主成分分析再结合欧氏空间距离聚类法筛选具有代表性的样本,并从系统独立变量数判断了主成分数,构建了数学校正模型,并对预测集样品含量进行预测。试验结果表明,该模型预测效果较好,为化学需氧量检测提供了一种软测量方法。

污染云团红外辐射传输模型与红外光谱的计算机仿真

针对建立的三层结构污染云团红外辐射传输模型,采用实测场地背景和各种干扰物辐射光谱作为基本的辐射数据,对不同浓度的污染云团红外辐射光谱进行仿真。结果表明:利用实测场地背景辐射光谱和该模型仿真污染云团DMMP红外光谱,光谱在810 cm-1,920 cm-1和1 040cm-1波段上有明显的特征峰。当模型考虑干扰物和背景辐射的变化影响时,污染云团在810 cm-1,920 cm-1和1 040 cm-1波段上的光谱特征明显减弱。仿真光谱与场地实测光谱有比较好的符合,两者的RMS误差约为1.0。

青霉素模型化合物的密度泛函研究

用密度泛函理论的BLYP方法,在6-311+G*基组水平上对青霉素的3个模型化合物的几何构型和红外光谱进行了优化、计算和归属,得到每个模型化合物羰基的红外频率,从而确定了青霉素的结构.同时,文中还分析了3种模型化合物的几何构型和红外光谱的变化原因,证实了密度泛函理论计算方法对研究大分子结构的可行性.

基于回归CNN的烟叶近红外光谱模型研究

为了更大程度提取近红外光谱中的深层次关键特征,论文应用改进的回归式卷积神经网络算法,将传统的卷积神经网络架构中池化层移除,最顶层的线性分类层用回归层进行替代,构建卷积神经网络回归(CNNR)模型。为了验证该算法的有效性,论文经多次实验、对比评价指标,筛选出最佳模型:总糖、总烟碱和氯离子最佳CNNR模型的相关系数R分别为0.9318,0.941,0.933,交叉验证的RMSECV分别为0.7052,0.0710,0.0971。实验结果表明:CNNR模型抽提的特征光谱数据对三个指标有很强的解释能力,对烟叶化学成分的有较好的预测性能和综合表达能力。

气固复合绝缘变压器聚酯材料老化特性研究

为了研究长时间运行下SF6气固复合绝缘变压器的老化状态,建立了变压器内部聚酯绝缘材料老化评估模型。首先对6020型PET薄膜进行加速热老化实验,然后采用频域介电谱、差示扫描量热、拉伸以及近红外光谱检测PET材料的老化特性。实验发现,PET薄膜介电损耗随老化呈现先减小后增大趋势,采用Havriliak-Negami介电弛豫模型处理后选取了典型特征参量τ1和τ2,并拟合得到了老化时间与τ1和τ2的经验公式;PET薄膜的结晶度和断裂伸长率随着老化呈现先增大后减小趋势,拉伸强度呈现减小趋势;PET薄膜近红外吸光度随着老化呈现减小趋势,采用线性判别分析算法进行降维处理后获得了较好的分类结果。综合分析可得,频域介电谱弛豫时间常数τ1和τ2、拉伸强度和近红外光谱吸光度特征参量可以较好的表征聚酯材料的老化程度。

Q型因子光谱转移法用于烟草化学成分近红外预测模型的传递

为了解决不同近红外光谱仪器采集相同样品的光谱不一致的问题,并提高烟草化学成分近红外预测模型的传递效果,建立了一种Q型因子光谱转移法(QFST)。该方法根据类间可分性原则,将众多原始变量归结为几个综合因子,利用综合因子重组主机和子机光谱矩阵,利用广义逆矩阵得出主机和子机光谱转换关系矩阵,从而实现主机和子机间的光谱转移。并将建立的QFST模型转移法与光谱空间转换(SST)和分段直接校正法(PDS)两种常用的模型转移方法进行了比较。结果表明:(1)对于烟草70种化学指标,QFST法和SST法的模型预测效果相差不大,整体预测效果优于PDS法。(2)应用QFST法、SST法和PDS法3种模型转移方法后进行预测,总植物碱、还原糖、总糖、总氮和氯等常规化学成分指标的R2均达到0.9以上。对于氨基酸和Amadori化合物等烟草中质量分数较低的化学成分来说,采用QFST法进行模型转移后预测的效果优于SST法。