基于多特征算法选择的太赫兹时域光谱用于水稻种子掺假研究

该文提出了一种基于太赫兹时域光谱的水稻种子模式识别方法。实验以10种不同品牌混合掺假的水稻种子为样本,基于采集的样本太赫兹时域光谱数据,通过建立Relief、随机森林(RF)、支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)和最大相关最小冗余(mRMR)模型分别对样本光谱波长进行特征选择,最后设计分类器对4种特征选择方法处理后的样本进行分类识别。结果表明,基于布谷鸟算法(CS)优化的极限学习机模型对经RF特征选择算法提取后的样本光谱数据具有最佳识别效果,其准确率可达100%,实验对于法庭科学领域内种子的掺假鉴定具有一定的借鉴意义。

用于太赫兹时域光谱系统的锁定放大电路

针对目前商用锁定放大器在太赫兹光谱测量中存在的功能冗余、体积庞大、价格昂贵等问题,设计了一种精简的锁定放大电路。该电路采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器产生相对相位可编程控制的斩波信号和参考信号,结合平衡调制/解调器AD630实现锁定放大功能。基于诺顿等效定理提出了一种电流输入型锁定放大器测试系统,实现电流输入型锁定放大器的性能评估。经测试,设计的锁定放大电路最大相对误差仅0.56%,动态范围达到84.2 dB。测试结果表明,该锁定放大电路满足太赫兹时域光谱系统中的应用需求。该锁定放大电路尺寸仅85×85 mm^(2),可通过串口指令编程控制参考信号相位、锁定放大增益和积分时间,并完成数据采集,便于系统集成应用。

基于硅基MXene膜层阻抗可调性的太赫兹波反射调控

对太赫兹(THz)波的传输调控是THz光学系统设计、通信、成像应用等领域的基础技术之一.界面阻抗匹配效应可以用于实现高效THz波反射调控,但尚未见硅基界面阻抗设计实现THz波调控的报道.本研究利用自组装法在高阻硅基底上制备MXene膜层,通过增加膜层厚度改变其电阻特性,进而连续调节Si/MXene/空气界面阻抗,实现高效的THz波减反射.在接近阻抗匹配态时,界面THz波反射率减少幅度达83%,透过率衰减约为30%.还利用THz波层析扫描成像技术,得到了Si/MXene/空气界面阻抗变化导致的THz波反射强度变化趋势.设计的具有高效THz波反射调控性能的Si基功能界面为THz波传输调控提供了一种新思路.

基于特征融合的减肥药太赫兹时域光谱模式识别

为打击不法分子利用寄递渠道运输掺杂有毒有害等非食品原料的减肥药的现象,提出一种基于太赫兹时域光谱技术的减肥药模式识别方法。与传统方法相比,太赫兹光谱的时域频谱信噪比高,具有快速、省时和无损等特点。选用7种减肥药作为实验样品,采集样品的太赫兹时域光谱,用自动寻峰器找到0~0.19 THz、1.75~2.14 THz、2.23~2.5 THz三个特征频率区间;采用希尔伯特变换、巴特沃思低通滤波器、快速傅里叶变换低通滤波器、标准正态变换后的一阶导数处理特征频率区间,并对处理结果与原始光谱进行特征数据融合;采用粒子群优化最小二乘支持向量机和随机森林模型对原始数据和四种方法融合的数据进行分类识别。实验结果表明,粒子群优化最小二乘支持向量机模型对经过希尔伯特变换的光谱特征融合数据具有最佳的识别效果,准确率可达到100%,对法庭科学中减肥药的鉴别有一定借鉴意义。