长春工业大学电气与电子工程学院, 吉林 长春 130012
在合金钢众多成分中碳(C)属于微量非金属元素, 其含量决定了合金钢的主要力学性能, 准确、 实时掌握C元素的含量, 对合金钢的生产及分类起到关键作用。 双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)是一种可用于在线快速分析合金钢中元素的有效手段, 不仅具有实时、 样品预处理简单等优点, 还能够增强物质的烧蚀度和信号强度, 从而提高LIBS技术的检测灵敏度。 为了减小基体效应影响, 进一步提高LIBS技术对合金钢中微量C元素定量分析的精确性, 采用多元素多谱线的修正方法, 通过DP-LIBS结合反向传播人工神经网络(BP-ANN), 建立多变量GA-BP-ANN定标法。 首先在氩气环境对合金钢样品进行DP-LIBS采集, 目标C元素选择了谱线强度变化能够体现其含量变化的C 193.09 nm处的原子谱线, 同时选取共存元素Fe, Cr, Mn和Si对应的特征谱线, 以提供更多的光谱信息, 提高C元素定量分析的准确度, 共选择15条特征分析谱线, 其中Fe元素含量丰富且相对稳定, 作为内标元素引入以减小谱线波动; 之后通过遗传算法(GA)寻优, 对C/Fe, Cr/Fe, Mn/Fe和Si/Fe的谱线强度比进行优化选择; 最后将GA选择的多谱线强度比作为BP-ANN网络的输入, 输出为目标C元素浓度值, 建立多变量GA-BP-ANN定标方法。 为比较该方法预测结果的精确性, 同时建立传统定标曲线法与以C/Fe为输入的单变量BP-ANN定标方法。 利用标准合金钢样品, 通过留一法交叉预测C元素含量值, 与内标法和单变量BP-ANN定标方法相比, 预测样品的平均相对误差分别由14.78%和14.75%减小到8.29%, 预测值与真实值之间的决定系数R2分别由0.967 4和0.974 4提升至0.989 3。 结果说明了多变量GA-BP-ANN定标法预测的C元素含量更接近于真实含量, 证明了该方法用于LIBS检测合金钢中C元素含量的可行性。
双脉冲LIBS 定量分析 低碳合金钢 多变量 Double pulse laser induced breakdown spectroscopy (DP-LIBS) Quantitative analysis Low-carbon alloy steels Multi-variable GA-BP-ANN GA-BP-ANN
1 中国人民公安大学侦查学院，北京 100038
2 公安部物证鉴定中心，北京 100038
为了实现对安眠药种类的快速准确区分，实验采集了苯二氮卓类、吩噻嗪类和巴比妥类3种安眠镇静类药物共计92份样本的红外光谱数据，经预处理后进行分类模型的构建。实验结果表明，采用串联融合后的数据进行建模分类的准确率优于均值融合和差值融合；原始光谱与一阶导数光谱的指纹区特征变量进行融合后使用随机森林模型进行建模分析，3种安眠药的分类识别率可达100%，能够实现安眠药种类的完全区分。该方法快速准确，可以在一定程度上为司法鉴定领域中安眠药类物质的检验提供一种新的方法和思路。
光谱学 安眠镇静类药物 光谱数据融合 多元建模 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0530004
1 江西农业大学工学院, 江西 南昌 330045
2 江西农业大学动物科学技术学院, 江西 南昌 330045
基于单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术, 以Cu在324.74 nm处和Ca在317.95 nm处的两条特征谱线强度作为多元非线性定标的自变量, 饲料中Cu含量作为因变量, 对猪饲料中Cu元素的含量进行了定量分析。比较了单变量分析方法、交叉降维近似多元非线性模型、多元二次非线性模型和平方降维近似多元非线性模型的分析结果, 并对验证样品进行预测分析。结果表明, 交叉降维近似多元非线性模型与其他三种分析方法相比预测效果更好, 建模集预测浓度与实际浓度的相关拟合系数为0.9799, 预测集的相关拟合系数为0.8597, 平均相对误差为8.12%。
光谱学 激光诱导击穿光谱 猪饲料 铜元素 多元非线性回归 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 053002
重庆大学 光电工程学院 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
提出了一种高阶混合正则化图像盲复原方法, 用于实现模糊噪声图像的清晰化盲复原。根据自然图像边缘的稀疏特性, 对图像的边缘细节成分进行了全变差(total variation TV)正则化约束, 根据自然图像同性质平滑区域内像素值的变化规律, 将一种高阶的类Tikhonov正则化约束运用于图像的平滑区域中, 提出了一种新的高阶混合正则化模型。最后, 提出一种多变量分裂布雷格曼(Multi-variable Split Bregman MSB)最优化迭代策略对提出的模型进行最优化求解。实验结果表明, 提出的方法能够很好地保护图像的边缘细节, 同时有效地消除图像平滑区域内的阶梯和假边缘瑕疵。与近几年的一些较好的图像盲复原方法相比, 本文方法的信噪比增量(increase of the signal to noise ratio ISNR)增加了0.03~2.5 dB。
高阶混合正则化 全变差正则化 类Tikhonov正则化 多变量布雷格曼迭代策略 图像盲复原 high-order hybrid regularization TV regularization Tikhonov-like regularization multi-variable Split-Bregman iteration image blind restoration
针对导弹姿态控制系统具有不确定性和时变性的特点,同时为保证系统状态能在有限时间内收敛到状态原点,在研究了多变量确定性指数型终端滑模控制的基础上给出并证明了其不确定多变量系统的控制律特性。为克服不确定性给系统造成的抖动现象,参考模糊控制的优点,设计了模糊补偿控制以消除这种抖动。最后将所设计的控制律在导弹姿态控制系统中做了仿真应用,结果表明,所设计的控制器性能满足要求,控制效果较为满意。
多变量 指数型终端滑模控制 姿态控制系统 模糊控制 multi-variable exponential terminal sliding mode control attitude control system fuzzy control
