光谱分析中Elastic Net 变量选择与降维方法

在利用红外光谱进行多组分混合气体定量分析建模中,须根据各目标气体成分的光谱特点进行光谱维数降维和特征变量选择。以甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷等7种气体为分析目标,采用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）与弹性网络（ElasticNet）方法进行目标气体数据预处理。针对LASSO 和ElasticNet方法参数优化选择的问题,采用均方误差和预测偏差最小两个准则进行参数的优化选取。对4cm-1的实测光谱数据,采用LASSO和ElasticNet方法分别在0.0019和0.0021均方误差条件下使得维度从2542维分别降为2 维和3维,LASSO 的交叉灵敏度最大和最小为10.2718%和1.420 5%,ElasticNet分别为5.4945%和0.7493%。结果表明:Elastic Net在用于光谱定量分析的数据预处理中具有一定的优势,为准确建立定量分析模型奠定了基础。     

四像限光电探测器的逆光路模型

讨论了探测器的观测空间转换问题。介绍了一种用神经网络建立的从电信号特征参数到光路参数的光路反模型的方法。根据四像限光电探测器的两路输出信号在过零点附近时间段的逼近直线的斜率和截距与光电探测器的三自由度安装位置，以及探测器光敏面的离焦量的特殊关系，建立了称之为模型1的四像限光电探测器光路逆模型。同时以探测器特定时刻输出电压作为观测量，建立了称之为模型2的探测器光路逆模型。并以探测器光敏面的离焦量为例，给出了两个模型的实测值和模型1的重复性测试值。重复性测试值表明，模型1的最大重复测试误差只有O．015mm。实测结果证明，模型1的检测精度可以达到微米级，而用探测器特定时刻输出电压建立的逆模型的检测精度只能达到毫米级，这证明用探测器输出信号过零点附近时间段的逼近直线参数作为观测信号优于用输出信号特定时刻电压作为观测信号。     

碳纳米管高温热稳定性与结构的关系

使用分子动力学方法对单壁碳纳米管高温下的结构进行了计算机模拟。对扶手椅结构（10，10）和（20，20）的单壁碳纳米管进行了模拟，结果表明，碳纳米管开关端由于能量弛豫过程，直径比内部略大，在温度逐渐升高之后，构成纳米管的碳原子逐渐偏离晶格位置，小直径的碳纳米管在3000K温度之下结构是稳定的；直径小的碳纳米管的高温热稳定性比直径大的碳纳米管要好。     

粒子群优化算法在改善传感器稳定性中的应用

针对最小二乘支持向量机在建立传感器回归模型时,其惩罚因子及核函数参数难以确定的问题,提出了利用粒子群算法对模型参数进行优化选取的方法,以提高模型的预测准确度及建模效率,并与遍历优化方法进行比较。实验结果表明,采用粒子群算法进行参数优化所用时间约为1621s,得到的模型预测结果均方误差为1.24×10-6;而采用遍历优化所用时间约为21599s,所得模型预测结果均方误差为2.74×10-5。采用粒子群算法进行参数优化使得建模效率和建立的模型预测准确度提高了一个数量级。测试样本计算表明,经过粒子群算法优化之后建立的传感器回归模型使得传感器的温度灵敏度系数及电流灵敏度系数比建模前降低了大约97%,比采用遍历优化方法降低了约85%,传感器的稳定性得到了大幅度改善。该方法切实有效,具有一定的发掘空间和实际应用价值。     

基于系统建模的四像限光电探测器对准与微位移测量系统

通过对基于四像限光电探测器的对准系统的光路分析,将系统的输入输出关系的确定转化为平面光照面积的计算,并给出了探测器各像限光照面积的求取方法,从而构建了该系统的数学模型.对该系统进行了仿真,并给出了系统的实测结果.仿真结果表明,通过设置不同的米字型标记参数,系统的输入输出关系具有不同的线性度.证明的确存在一个最佳结构参数组合,存在优化的可能.实测结果表明,该系统的最大对准偏差小于2 ,实测偏差小于2.佐证了模型的正确性,表明四像限光电探测器的对准应用可扩展到微量位移的测量.模型省去了繁杂的标定工作,消除了标定引入的非线性误差,提高了探测器的应用效率和准确度,因此具有较高的实际意义.     

双四象限光电探测器在线测试虚拟仪器

通过监测与所接收的激光弥散斑相对应的输出信号的变化率可以对探测器进行实时非接触测量,从而实现以双四象限探测器为接收器件的产品的在线检测和质量控制。介绍了以Labwindows/CVI为开发平台的双四象限探测器的测试、分析系统。建立了探测器接收弥散斑与输出信号变化率的关系模型,采用三次样条插值函数提高欠采样时ns级极窄光电脉冲信号峰值的求取精度。通过实验得到了探测器接收弥散斑与光敏面直径的最佳比值为0.5。研究结果表明,弥散斑直径测量的分辨力为0.0096mm,峰值电压测量幅值分辨力0.1mV。     

在线小波变换技术在气体传感器漂移故障检测中的应用

气体传感器的最大缺陷之一就是存在特性漂移,这会给气体的测量和识别带来误差.但由于传感器的漂移量一般比较小,且常常被噪声所覆盖,因此难于及时、有效地检测出来.对此,采用一种基于多分辨分析理论的在线小波分解算法有效分离出传感器输出信号中的漂移特征,从而为传感器输出漂移补偿奠定了基础.文章对该算法进行了详细的介绍,并给出了仿真计算结果说明该方法的有效性.     

低温电流比较仪动态特性的研究

低温电流比较仪是现代电测量技术中最为准确的比例量具，在传递量子化霍尔电阻基准的量值时发挥了独特的作用。为了进一步提高CCC的比例准确度，一个有效的方法是采用匝数较多的绕组。但国际上各实验室均遇到了绕组匝数较高时电流会发生跳跃的困难，目前未见到对此问题进行分析及提出解决办法的文章。本文对CCC系统的动态特性进行了分析，找到了产生该现象的原因，并采取措施改进了系统的动态特性，避免了跳跃现象。与国际上的同类装置相比，CCC的绕组匝数被提高了8倍，信噪比及比例准确度也有了很大的提高。结合其他措施，完成了综合不确定度为10^-10量级的量子化霍尔电阻标准装置。     

小波分析与虚拟仪器在红外气体分析器中的应用

利用小波多分辨分析，消除红外气体分析器实际测量中的不可到噪声干扰。同时，采用虚拟仪器技术提高仪器的测量精度，降低成本。     

基于一种再生小波核的SVR在降低多传感器交叉敏感中的应用

在充分研究和比较多种降低多传感器交叉敏感方法的基础上,介绍一种用于消除或降低压阻式压力传感器交叉敏感的张量积再生小波核支持向量回归的方法.这种支持向量回归核函数的构建是基于一种算子理论构造的再生小波核Hilbert空间的方法.实验结果表明,该方法可以明显地降低多传感器的交叉敏感.经其融合后,传感器的温度灵敏度系数α_s和电流影响系数α_1比融合前分别降低了近2个数量级,零位温度系数α_0下降了约3/4.