面向气体光谱检测的机器学习技术研究进展

1

作者 张莹 张驰 +1 位作者 石剑波 刘思思 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第11期3001-3010,共10页

近年来,人工智能技术在光谱检测领域受到广泛关注,带来了数据驱动的科研新范式。机器学习擅长从高维、异构的光谱数据中探索关联性,提高检测效率和准确度,可以有效解决混合气体光谱检测难题。介绍了机器学习的基本原理、常见算法、光谱... 近年来,人工智能技术在光谱检测领域受到广泛关注,带来了数据驱动的科研新范式。机器学习擅长从高维、异构的光谱数据中探索关联性,提高检测效率和准确度,可以有效解决混合气体光谱检测难题。介绍了机器学习的基本原理、常见算法、光谱数据建模的一般流程,简要梳理了基于光谱学的各种气体检测技术及其典型应用,并对机器学习在混合气体光谱检测技术的最新研究进展(2020年至今)进行了全面综述。目前,面向气体光谱检测的机器学习技术在工业过程控制、癌症早期诊断、环境监测、地球观测系统等领域表现出巨大的潜力。进一步,重点探索了机器学习在混合气体定性识别、定量分析以及高光谱成像中的具体应用,最后讨论了基于机器学习的气体光谱检测技术在实际应用中面临的挑战与前景。本文可为气体光谱检测及传感领域的相关研究者提供新思路和建议,推动和扩展机器学习在该领域的应用。 展开更多

关键词 机器学习(ML) 光谱 深度学习(DL) 卷积神经网络(C NN) 传感器 挥发性有机物(VOCs) 高光谱成像(HSI)

在线阅读 下载PDF 职称材料

广州大气细粒子中有机碳、元素碳和水溶性有机碳的分布特征 被引量：36

2

作者 黄虹 曹军骥 +5 位作者 曾宝强 李顺诚 何建辉 邹长伟 邹世春 李诗敏 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第3期255-260,共6页

在广州市中山大学采样点进行了为期1年的大气细粒子(PM2.5)采样,监测分析得到PM2.5及有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等组分的质量浓度,并进行了比较和评价分析。结果表明广州市细粒子碳污染较严重。对OC、EC和WSOC质量浓... 在广州市中山大学采样点进行了为期1年的大气细粒子(PM2.5)采样,监测分析得到PM2.5及有机碳(OC)、元素碳(EC)和水溶性有机碳(WSOC)等组分的质量浓度,并进行了比较和评价分析。结果表明广州市细粒子碳污染较严重。对OC、EC和WSOC质量浓度的月变化和季节变化特征进行了讨论,并分析了原因。OC、EC浓度相关性好,表明OC、EC来源大部分相同。根据OC/EC比值,估算二次有机碳(SOC)量,结果是SOC占OC的1/3。讨论了SOC和SOC/OC比值的季节分布,结果证明SOC夏季生成比冬季多。 展开更多

关键词 大气细粒子 有机碳 元素碳 水溶性有机碳

在线阅读 下载PDF 职称材料

红外气体分析中环境影响的补偿方法研究 被引量：14

3

作者 张广军 吕俊芳 +1 位作者 周秀银 袁梅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第6期655-659,共5页

环境温度、总压影响是红外气体分析中难以有效解决的主要问题之一．本文以二氧化碳气体为测量对象，采用实验手段、单片机和数据处理技术建立了环境温度、总压对红外气体分析影响的补偿数学模型和求解方法，并进行了实验验证．研究的内... 环境温度、总压影响是红外气体分析中难以有效解决的主要问题之一．本文以二氧化碳气体为测量对象，采用实验手段、单片机和数据处理技术建立了环境温度、总压对红外气体分析影响的补偿数学模型和求解方法，并进行了实验验证．研究的内容为红外气体分析中环境影响的补偿开辟了一条新的途径，具有广阔的应用前景． 展开更多

关键词 红外辐射 气体分析 数学模型 红外吸收

在线阅读 下载PDF 职称材料

工艺条件对费托合成反应的影响研究 被引量：4

4

作者 肖翠微 史士东 +2 位作者 王乃继 何海军 纪任山 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2007年第4期25-28,共4页

钴基催化剂以高活性、高重质烃选择性等特点成为F-T合成的重要催化剂体系。通过钴基催化剂在单管固定床反应器中的F-T合成反应,对不同工艺参数条件下气体转化率、所得产物进行色谱分析后,得到了合成的产物分布随工艺参数的变化规律。结... 钴基催化剂以高活性、高重质烃选择性等特点成为F-T合成的重要催化剂体系。通过钴基催化剂在单管固定床反应器中的F-T合成反应,对不同工艺参数条件下气体转化率、所得产物进行色谱分析后,得到了合成的产物分布随工艺参数的变化规律。结果表明:低温、高压、低空速有利于长链碳氢化合物的生成。 展开更多

关键词 费托合成 钴基催化剂 工艺条件 转化率

在线阅读 下载PDF 职称材料

用于近红外校正模型的训练样本选择 被引量：8

5

作者 张其可 戴连奎 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期1190-1194,共5页

近红外(near-infrared,NIR)校正模型建立时传统的训练样本选择方法只考虑光谱欧氏距离的同类就近选取,不考虑光谱特征异常的训练样本的影响。基于主元分析(principal component analysis,PCA)残差,在同类就近取样的基础上引入异常光谱... 近红外(near-infrared,NIR)校正模型建立时传统的训练样本选择方法只考虑光谱欧氏距离的同类就近选取,不考虑光谱特征异常的训练样本的影响。基于主元分析(principal component analysis,PCA)残差,在同类就近取样的基础上引入异常光谱剔除技术进行训练样本的二次提取,用于建立偏最小二乘(partial least squares,PLS)回归模型。实验结果表明,该方法比传统方法的预测精度有较明显的提高。 展开更多

关键词 主元分析 近红外光谱 校正模型 训练样本选择 汽油辛烷值

在线阅读 下载PDF 职称材料

高灵敏度腔增强吸收式乙炔气体检测系统 被引量：18

6

作者 陈霄 隋青美 +2 位作者 苗飞 贾磊 曹玉强 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期9-16,共8页

基于超窄线宽激光特性和光源波长扫描技术,构建了高灵敏度腔增强吸收式乙炔气体检测系统。该系统采用超窄线宽可调谐半导体激光器作光源,使用两块高反射率平凹透镜组成的光学谐振腔作吸收池,通过扫描腔长使入射激光频率与谐振腔模式相匹... 基于超窄线宽激光特性和光源波长扫描技术,构建了高灵敏度腔增强吸收式乙炔气体检测系统。该系统采用超窄线宽可调谐半导体激光器作光源,使用两块高反射率平凹透镜组成的光学谐振腔作吸收池,通过扫描腔长使入射激光频率与谐振腔模式相匹配,利用激光失谐技术快速断开入射激光,从而实现对微量乙炔气体浓度的衰荡测量。利用腔增强吸收技术测得了激光衰荡时间和6 518.824cm-1附近的乙炔弱吸收光谱并进行了分析。结果表明,乙炔气体浓度线性相关系数优于0.999,最大相对误差小于2.5%,极限检测灵敏度为2×10-6;逐次充入一定体积的乙炔气体,动态响应时间均小于10s。该检测系统精确度好、灵敏度高,具有较好的动态响应特性,可用于电力变压器故障气体实时在线监测。 展开更多

关键词 乙炔 浓度检测 腔增强吸收技术 超窄线宽激光 激光失谐技术

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Zigbee技术的CO_2浓度在线监测仪设计 被引量：7

7

作者 孙小婷 魏识广 曾敏 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2018年第1期85-91,共7页

利用非分光红外(NDIR)原理以及无线传感技术(Zigbee网络)设计了基于NDIR原理的CO_2浓度在线监测系统,实现对CO_2浓度的监测。通过对不同浓度的CO_2气体进行多次重复测量结果表明,相对误差集中在-2.48%~4.10%之间,标准偏差范围为2.416%~4... 利用非分光红外(NDIR)原理以及无线传感技术(Zigbee网络)设计了基于NDIR原理的CO_2浓度在线监测系统,实现对CO_2浓度的监测。通过对不同浓度的CO_2气体进行多次重复测量结果表明,相对误差集中在-2.48%~4.10%之间,标准偏差范围为2.416%~4.149%,对相同浓度的CO_2进行测量时得到的结果变化范围大都能控制在4.33%~5.89%的范围内,系统处于稳定状态时平均响应时间在7s内。系统的精度、误差以及稳定性均达到设计要求。 展开更多

关键词 二氧化碳监测仪 非分光红外原理 ZIGBEE网络 CC2530主控芯片

在线阅读 下载PDF 职称材料

气体光学检测技术及其应用研究进展 被引量：18

8

作者 沈英 邵昆明 +2 位作者 吴靖 黄峰 郭禹泽 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-16,共16页

气体的快速识别与检测已成为国内外研究者迫切解决的重大问题。随着光学技术的快速发展,气体光学检测技术以其高效率、多组分、高灵敏度等显著优势而成为气体检测领域的重要研究热点之一。本文介绍了气体光学检测技术的理论基础,并按主... 气体的快速识别与检测已成为国内外研究者迫切解决的重大问题。随着光学技术的快速发展,气体光学检测技术以其高效率、多组分、高灵敏度等显著优势而成为气体检测领域的重要研究热点之一。本文介绍了气体光学检测技术的理论基础,并按主动式与被动式两大类综述了各种典型气体光学检测技术的工作原理及应用进展。运用这些气体检测技术,已经对几十种气体实现远距离、高灵敏度的连续实时监测,完成了多种场景下对气体成分、浓度、温度等参数的测量,有效减少了危险事故的发生。通过总结和分析现有气体光学检测技术仍存在的技术问题,对未来的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 气体光学检测 吸收光谱法 主动式检测 被动式检测 光谱成像

在线阅读 下载PDF 职称材料

动力学光度法测定氯气浓度的理论和实验研究 被引量：1

9

作者 王小波 孟建新 +1 位作者 阮戈蓝 尹平河 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第2期16-19,共4页

基于氯气可以使酸性溴化钾 -甲基橙溶液褪色的反应 ,提出了一种使用动力学方法测量氯气含量的新方法 ;对该方法的定量原理进行了详细的理论分析 ,并通过一套简单的装置验证了这一原理 ;本文所描述的方法在保持推荐方法即甲基橙比色法优... 基于氯气可以使酸性溴化钾 -甲基橙溶液褪色的反应 ,提出了一种使用动力学方法测量氯气含量的新方法 ;对该方法的定量原理进行了详细的理论分析 ,并通过一套简单的装置验证了这一原理 ;本文所描述的方法在保持推荐方法即甲基橙比色法优点的同时 ,大大缩短了测量时间 ,并使显色溶液的保存和使用更加方便。 展开更多

关键词 氯气 含量测定 动力学光度法 甲基橙比色法

在线阅读 下载PDF 职称材料

差分吸收式甲烷气体传感系统研究 被引量：1

10

作者 刘宇蕾 张景超 +1 位作者 梁芳 管立君 《科学技术与工程》 2009年第7期1840-1842,共3页

该系统在系统设计、光源处理、气室的选择等方面对传统的实验系统进行了改进。消除了光源波动和光路干扰,解决了其他气体对甲烷气体测量的交叉干扰,测量精度也随之提高。经多次试验,系统重复性、稳定性良好。通过更换光源或不同中心波... 该系统在系统设计、光源处理、气室的选择等方面对传统的实验系统进行了改进。消除了光源波动和光路干扰,解决了其他气体对甲烷气体测量的交叉干扰,测量精度也随之提高。经多次试验,系统重复性、稳定性良好。通过更换光源或不同中心波长的滤波片,该系统还可用于其他气体的测量,有很好通用性。 展开更多

关键词 光纤传感器 差分吸收 甲烷 光谱吸收

在线阅读 下载PDF 职称材料

TiO_2薄膜/锡掺杂玻璃光波导元件对苯乙烯蒸气的气敏性研究 被引量：1

11

作者 吐尔孙阿依.阿木丁 海力前木.卡地尔 阿布力孜.伊米提 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期677-680,共4页

本文将溶胶-凝胶法制备的溶胶采用浸渍提拉法固定在锡掺杂玻璃光波导元件表面,通过500℃热处理得到TiO2薄膜,且对低浓度的苯乙烯蒸气进行检测。从实验得知,该传感元件在挥发性有机气体浓度(体积分数)低到5.0×10-5时只对苯乙烯有响... 本文将溶胶-凝胶法制备的溶胶采用浸渍提拉法固定在锡掺杂玻璃光波导元件表面,通过500℃热处理得到TiO2薄膜,且对低浓度的苯乙烯蒸气进行检测。从实验得知,该传感元件在挥发性有机气体浓度(体积分数)低到5.0×10-5时只对苯乙烯有响应,此时其他气体毫无响应,并在1.0×10-6～5.0×10-4范围之内对苯乙烯有较好的响应。响应时间和恢复时间分别为12s和34s。该传感器具有灵敏度高、响应快、可逆性和重复性好、易制作等特点。 展开更多

关键词 光波导传感器 挥发性有机气体 TiO2纳米薄膜 苯乙烯

在线阅读 下载PDF 职称材料

脉冲红外和热导检测法测定钌粉和钌靶中氧、氮含量 被引量：6

12

作者 刘伟 刘文 +7 位作者 韩守礼 贺小塘 谭志龙 方卫 王应进 杨晓滔 甘建壮 唐发静 《贵金属》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期53-56,共4页

建立了钌粉和钌靶中氧、氮含量的测定方法。研究了样品前处理、仪器条件、助熔剂选择、方法准确度和精密度等。以锡-碳作助熔剂,在选定条件下,采用脉冲红外和热导检测法,测定50×10-6氧时RSD<10%,测定40×10-6氮时RSD<25%... 建立了钌粉和钌靶中氧、氮含量的测定方法。研究了样品前处理、仪器条件、助熔剂选择、方法准确度和精密度等。以锡-碳作助熔剂,在选定条件下,采用脉冲红外和热导检测法,测定50×10-6氧时RSD<10%,测定40×10-6氮时RSD<25%;加标回收率:氧100%～102%,氮91%～101%。测定范围:氧0.002%～0.4%,氮0.0001%～0.02%。方法简便、快速、精密度和准确度满足质量控制要求。 展开更多

关键词 分析化学 钌粉 钌靶 氧 氮含量

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于表面等离子体共振的光子晶体光纤甲烷气体传感器 被引量：3

13

作者 魏方皓 张祥军 唐守锋 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第6期636-640,共5页

将表面等离子体技术与光纤传感技术相结合,提出并仿真验证一种具有高灵敏度的D型基于表面等离子体共振的光子晶体光纤甲烷气体传感器;在光纤的抛磨表面外侧沉积金属纳米条,甲烷敏感材料涂覆于光纤抛磨表面外侧与金属外表面,利用D型结构... 将表面等离子体技术与光纤传感技术相结合,提出并仿真验证一种具有高灵敏度的D型基于表面等离子体共振的光子晶体光纤甲烷气体传感器;在光纤的抛磨表面外侧沉积金属纳米条,甲烷敏感材料涂覆于光纤抛磨表面外侧与金属外表面,利用D型结构使甲烷敏感材料与甲烷气体充分反应;通过有限元矢量软件COMSOL进行模拟仿真,比较传统金属层与金属条之间的传感性能差异。结果表明,当入射波长由0.9μm增加到1.1μm,并且甲烷气体体积分数测量区间为0~3%时,该传感器的平均光谱灵敏度为10 nm。 展开更多

关键词 光子晶体光纤 气体传感器 表面等离子体共振 甲烷

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于纳米氧化铟表面的二硫化碳传感器研究 被引量：1

14

作者 蔡苹杨 黄承韫 安金玲 《中国测试》 CAS 北大核心 2013年第5期42-45,共4页

基于氧化铟（In2O3）纳米材料催化二硫化碳的氧化反应产生化学发光的现象，建立一种检测环境空气中痕量二硫化碳的催化发光气体传感器。研究结果表明：在检测波长460nm、反应温度371℃、载气流速600mL／min的最优条件下，考察二硫化碳... 基于氧化铟（In2O3）纳米材料催化二硫化碳的氧化反应产生化学发光的现象，建立一种检测环境空气中痕量二硫化碳的催化发光气体传感器。研究结果表明：在检测波长460nm、反应温度371℃、载气流速600mL／min的最优条件下，考察二硫化碳浓度在0．42-21μg／mL（r=0．9993，n=6）间的响应情况，检出限为0．04μg／mL（30σ），对21μg／mL的二硫化碳连续平行测7次，其相对标准偏差为1．8％。此外，考察相同浓度的常见挥发性有机物的干扰情况，其结果表明该传感器具有很好的选择性。连续80h通过8．4μg/mL的二硫化碳，发光强度无明显降低，相对标准偏差小于5％，表明此传感器使用寿命长。 展开更多

关键词 纳米氧化铟 催化发光 二硫化碳 气体传感器

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于长光程吸收池的痕量有害气体定量检测研究

15

作者 胡莉军 任向红 董超 《科学技术与工程》 北大核心 2017年第11期143-151,共9页

光谱检测技术是痕量有害气体检测的主要方法。在气体检测中,傅里叶变换红外光谱包含着丰富的信息,其中峰值、峰位和峰宽等都可以作为定量检测依据。研究了峰面积作为检测依据的定量计算方法。在理论计算中针对不同方法,对定量依据、计... 光谱检测技术是痕量有害气体检测的主要方法。在气体检测中,傅里叶变换红外光谱包含着丰富的信息,其中峰值、峰位和峰宽等都可以作为定量检测依据。研究了峰面积作为检测依据的定量计算方法。在理论计算中针对不同方法,对定量依据、计算原理和存在误差进行了详细分析,比较了相互之间的优缺点。运用基于浓度-预测(C-P)矩阵模型的计算方法,结合痕量的一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮和二氧化硫4种典型有害气体,进行了实验,验证了该方法在定量计算方面是可行的,最大相对误差为5.4%,最小相对误差为0.57%。基于阶梯函数拟合算法在计算峰面积时,经C语言编程仅占不到20KB的存储空间,在实现光谱检测仪器小型化、便携化方面发挥着重要作用。 展开更多

关键词 定量检测 有害气体 傅里叶变换红外光谱仪( FTIR) 光谱检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

在分子气体中利用三次谐波产生VUV/XUV相干辐射

16

作者 王鹏谦 操传顺 +1 位作者 谢晓波 孙陶亨 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第1期108-109,共2页

关键词 分子气体 非线性光学 VUV/XUV 相干辐射

在线阅读 下载PDF 职称材料