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紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM的水质COD检测方法 被引量：1
1
作者 郑培超 李成林 +5 位作者 王金梅 杨琴 曾金锐 吕强 阮伟 何浩楠 《中国测试》 北大核心 2025年第4期91-99,共9页
化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集... 化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集的实际水样经标准化学法得到COD理化值,以氘卤灯作为紫外-可见光源和以405 nm单波长半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的光谱系统采集水样的紫外吸收光谱和荧光发射光谱。选择Savitzky-Golay滤波对光谱去噪平滑,由竞争性自适应重加权采样(CARS)对光谱进行特征提取,并与主成分分析、连续投影算法对比,以贝叶斯优化的最小二乘支持向量(BO-LSSVM)算法作为建模方法,分别建立基于紫外吸收光谱法、激光诱导荧光光谱法和紫外-荧光特征级融合法的预测模型。结果表明:采用紫外-荧光特征级融合法的预测模型性能优于单一光谱法,提出的基于紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM模型在噪声容限和预测精度方面优于其他模型,训练集R2为0.9371、RMSE为0.2726 mg·L^(–1)、MRE为9.99%,测试集R2为0.9377、RMSE为0.2578 mg·L^(–1)、MRE为7.68%。该方法对水质光谱的非线性分析具有良好的泛化性和鲁棒性,可为水质COD的快速检测提供可靠的参考价值和研究思路。 展开更多
关键词 化学需氧量 激光诱导荧光 特征级数据融合 竞争性自适应重加权采样
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光离子化检测器的电离室结构设计与实验分析 被引量：2
2
作者 郑培超 李海 +4 位作者 刘星宇 朱思蒙 李志伟 王金梅 毛雪峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2019年第12期35-39,48,共6页
文中设计了光离子化检测器,利用Simion8.1软件进行了不同极板电压、极板间距以及载气入气口直径下的静电场仿真,在尽可能小的气室体积内设计出了结构更加优异的电离室,同时通过仿真分析降低了大量试验时间与成本。通过仿真与分析,得到... 文中设计了光离子化检测器,利用Simion8.1软件进行了不同极板电压、极板间距以及载气入气口直径下的静电场仿真,在尽可能小的气室体积内设计出了结构更加优异的电离室,同时通过仿真分析降低了大量试验时间与成本。通过仿真与分析,得到了极板电压与带电粒子收集效率的关系,确定了175 V的极板电压以及收集板与极板间距为6 mm,入气口直径为6 mm。在系统实验阶段,对通入气体的流速做了优化,测试中气体流速为200 mL/min;对0~273 ppm的异丁烯气体进行检测,系统响应与气体浓度间成良好的线性关系,拟合优度为0.986 61,在不同时间段检测系统具有良好的稳定性和可重复性。 展开更多
关键词 挥发性有机物 光离子化检测器 静电场仿真 电离室
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氢化物发生辅助溶液阴极辉光放电光谱技术检测水体中痕量汞和锡 被引量：1
3
作者 郑培超 刘冉宁 +4 位作者 王金梅 冯楚辉 何雨桐 吴美妮 何雨欣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1139-1143,共5页
溶液阴极辉光放电技术作为一种新型的光谱检测技术,被广泛应用于环境污染物的分析和检测等方面。虽然该技术具有结构简单以及成本低等优势,但是在重金属检测方面,其灵敏度还有待提高。针对上述问题,搭建了氢化物发生-溶液阴极辉光放电... 溶液阴极辉光放电技术作为一种新型的光谱检测技术,被广泛应用于环境污染物的分析和检测等方面。虽然该技术具有结构简单以及成本低等优势,但是在重金属检测方面,其灵敏度还有待提高。针对上述问题,搭建了氢化物发生-溶液阴极辉光放电光谱测量系统,实现了对水体中痕量汞(Hg)和锡(Sn)的简单高效检测。为了得到更优的检测效果,实验选取270.64和253.65 nm作为Sn和Hg的特征分析谱线,并将激发源的参数配置为极间距3.5 mm、放电电流60 mA和电解液流速2.12 mL·min^(-1)。同时,实验对影响氢化物反应的相关实验条件进行了研究,得到Sn和Hg的最佳硼氢化钠浓度为2%和1.5%,载气流速为141.50和183.95 mL·min^(-1),样品溶液pH值为1.0。随后为了进一步分析水体中共存离子对该系统检测性能的影响,实验评估了Pb^(2+),Ca^(2+),Zn^(2+),Cr^(3+),Cd^(2+),Na^(+),K^(+),Mn^(2+),Mg^(2+),Fe^(3+)和Cu^(2+)对氢化物发生-溶液阴极辉光放电技术检测Sn和Hg的干扰情况,结果表明仅Cu^(2+)对两种元素的检测干扰较大,Pb^(2+)对Hg的检测存在一定干扰,其他共存金属离子未表现出明显的干扰情况。基于上述实验条件的优化,在最佳实验参数下利用外标法建立Sn和Hg的定标模型,并计算得到Sn和Hg的检出限分别为6.85和1.05μg·L^(-1),溶液信号强度的相对标准偏差均小于3%(n=10)。最后,实验中分别采集了三种不同水质的实际水样,应用所提出的方法对Sn和Hg进行加标回收率研究,用标准加入法测得其加标回收率均在97.77%~103.08%之间。上述结果表明氢化物发生-溶液阴极辉光放电技术在Sn和Hg的检测方面表现出了良好的分析性能,且该方法具有体积小、成本低、抗干扰能力强等优势,有望为水体中重金属的元素检测提供一种更加简便高效的方法。 展开更多
关键词 溶液阴极辉光放电 氢化物发生 重金属元素 共存离子干扰
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激光诱导土壤等离子体光谱辐射实验参数优化（英文） 被引量：2
4
作者 王金梅 颜海英 +1 位作者 郑培超 薛淑文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期66-72,共7页
采用激光诱导击穿光谱法(LIBS)对土壤进行了研究。激光器采用的是Nd:YAG脉冲激光器,激光器的输出波长是1 064 nm,脉宽是5.82 ns,激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体,通过优化实验参数(ICCD延时、脉冲能量、ICCD门宽、脉冲频率、谱... 采用激光诱导击穿光谱法(LIBS)对土壤进行了研究。激光器采用的是Nd:YAG脉冲激光器,激光器的输出波长是1 064 nm,脉宽是5.82 ns,激光聚焦在土壤表面产生激光诱导等离子体,通过优化实验参数(ICCD延时、脉冲能量、ICCD门宽、脉冲频率、谱图积累次数)对Ca II 393.37 nm和Ca II 396.37 nm两条特征谱线强度及信背比的影响,确定实验最佳条件是ICCD延时1μs,激光能量50 m J,ICCD门宽3.5μs,脉冲频率1 Hz,谱图积累次数100次。在最优实验条件下计算等离子体参数,得出土壤中的等离子体电子温度是11 604 K,土壤的等离子体电子密度是5.155×1016 cm-3,经过计算,土壤样品满足LTE条件。这说明,以上关于土壤样品的等离子体参数计算结果是真实有效的。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 序贯试验法 土壤 电子温度 电子密度
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空心阴极结构电子枪的初始放电过程研究 被引量：1
5
作者 王金梅 郑培超 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期757-761,共5页
使用OOPIC Pro粒子模拟软件仿真和再现了空心阴极类结构的初始放电过程,得到了初始放电过程不同时刻的电子和离子的相空间分布规律以及电势分布规律。研究结果表明:空心阴极类结构的初始放电过程符合虚阳极移动理论,空心阴极效应的产生... 使用OOPIC Pro粒子模拟软件仿真和再现了空心阴极类结构的初始放电过程,得到了初始放电过程不同时刻的电子和离子的相空间分布规律以及电势分布规律。研究结果表明:空心阴极类结构的初始放电过程符合虚阳极移动理论,空心阴极效应的产生是虚阳极在阴极内部移动和扩展的结果。由于空心阴极电子枪结构中微孔的阻挡作用,虚阳极的移动和扩展过程在空心阴极电子枪中非常明显。 展开更多
关键词 空心阴极放电 粒子模拟 初始放电
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基于L-BFGS的自适应模糊互补滤波 被引量：1
6
作者 刘宇 丁其星 郭俊启 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期955-959,共5页
针对惯性测量单元噪声大及常规姿态解算算法精度不高的问题,提出了一种基于拟牛顿法(L-BFGS)的自适应模糊互补滤波(AFCF)算法。该方法利用L-BFGS对加速度计、磁力计进行寻优估计,并通过监测系统的运动等级、加速度计、磁力计的误差,运... 针对惯性测量单元噪声大及常规姿态解算算法精度不高的问题,提出了一种基于拟牛顿法(L-BFGS)的自适应模糊互补滤波(AFCF)算法。该方法利用L-BFGS对加速度计、磁力计进行寻优估计,并通过监测系统的运动等级、加速度计、磁力计的误差,运用模糊逻辑理论调控加权因子及增益权重,动态地调整互补滤波参数,实现姿态误差的动态补偿,优化姿态解算结果。经实验验证,系统静态误差在0.4°内;动态误差在1.3°内,且该系统能减少噪声的干扰及陀螺仪的漂移。 展开更多
关键词 姿态解算 拟牛顿法(L-BFGS) 模糊逻辑 互补滤波
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外加磁场对微空心阴极放电的影响
7
作者 王金梅 郑培超 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期306-310,共5页
采用C语言编程实现的三维系综蒙特卡罗模型研究了外加磁场对微空心阴极放电的影响。研究结果显示,当气体压强和外加电压保持不变时,在微空心阴极放电系统中加入外部磁场后,阴极方向电子密度分布变化不大,轴向和侧向电子漂移范围减小,电... 采用C语言编程实现的三维系综蒙特卡罗模型研究了外加磁场对微空心阴极放电的影响。研究结果显示,当气体压强和外加电压保持不变时,在微空心阴极放电系统中加入外部磁场后,阴极方向电子密度分布变化不大,轴向和侧向电子漂移范围减小,电子能量向低能方向移动,但是外加磁场对高气压微空心阴极放电的影响整体上不如对低气压放电的影响明显。研究结果对于理解微空心阴极放电等离子体的机理具有一定的指导意义. 展开更多
关键词 光谱学 微空心阴极放电 蒙特卡洛模拟 磁场
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微空心阴极放电的边界主导放电现象研究
8
作者 王金梅 代玉 郑培超 《激光杂志》 北大核心 2015年第8期18-20,共3页
微空心阴极放电是一种新型的放电形式,在材料表面改性、薄膜沉积、杀菌消毒、等离子体显示、微型直流准分子激光器和电热式微推力器等领域应用广泛。本文选用OOPIC Pro粒子模拟软件研究了微空心阴极放电的扩展放电过程,然后再现等离子... 微空心阴极放电是一种新型的放电形式,在材料表面改性、薄膜沉积、杀菌消毒、等离子体显示、微型直流准分子激光器和电热式微推力器等领域应用广泛。本文选用OOPIC Pro粒子模拟软件研究了微空心阴极放电的扩展放电过程,然后再现等离子体区在微薄空心阴极外部的扩展过程,说明放电产生的等离子体可能扩散到阴极外部空间,微空心阴极放电的边界主导效应比空心阴极放电更明显。该研究结果对微空心阴极放电等离子体的机理研究具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 微空心阴极放电 粒子模拟 边界主导效应
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