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水体中存在Cd2+会危害人体健康，Cd2+污染的去除是一个需要解决的问题。以羟基磷灰石(HAP)和低成本的木醋液(WV)为原料，通过水浴搅拌制备了木醋液改性羟基磷灰石(WV-HAP)，并将其应用于去除溶液中Cd2+的研究。利用XRD、FT-IR、SEM、BET对WV-HAP进行了表征，通过吸附试验探究溶液初始pH、初始离子浓度、接触时间和温度对WV-HAP对Cd2+吸附特性的影响。结果表明：在吸附剂添加量2 g/L、温度298 K、Cd2+初始浓度100 mg/L、pH=5、吸附时间4 h时，WV-HAP的平衡吸附容量为46.43 mg/g；WV-HAP对Cd2+的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型；热力学研究表明吸附过程是吸热的；通过对吸附Cd2+前后的WV-HAP进行表征，发现吸附机制主要是表面吸附、孔道吸附和离子交换。WV-HAP表现出优于HAP的对溶液中Cd2+的吸附能力，是一种潜在的Cd2+吸附材料。
羟基磷灰石 木醋液 木醋液改性羟基磷灰石 吸附 Cd2+污染 水处理 离子交换 hydroxyapatite wood vinegar wood vinegar modified hydroxyapatite adsorption Cd2+ pollution water treatment ion exchange
微型光谱仪在采集光谱信号过程中, 光谱数据经常受到来自仪器光学系统和电子电路中的干扰出现噪声和光源特征峰, 严重干扰了真实光谱信号的图谱特征, 因此需要使用合理的预处理方法保留光谱信号中有用信号并尽可能过滤噪声信号同时将光源特征峰滤除, 从而提高光谱信息定量分析的稳健性和准确性。 并且在线检测系统要求尽可能减少人为参数选择对去噪效果的影响, 奇异值分解经常应用于由系统电路引起的噪声去噪, 奇异值降噪阶次的选取对提高信号信噪比十分关键, 但是往往参数选取主要依赖经验调试和实验验证。 因此, 提出了一种基于奇异值重构信号分量频率的光谱信号去噪算法。 该算法首先重构原始光谱信号单个奇异值分量信号, 然后对每个奇异值分量信号作快速傅里叶变换, 得到每个奇异值分量信号快速傅里叶变换结果中振幅最大所对应的频率值, 最后按照奇异值递减方式对相应分量信号频率值进行一阶滞后差分, 得到频率差分谱, 研究表明, 差分谱第一个谱峰值在大于设定阈值处所对应的奇异值即为奇异值分解降噪的有效阶次。 结果表明: 对包含多种重金属离子的溶液在线测量的紫外可见光谱信号, 添加不同强度的随机噪声, 并进行去噪处理, 使用信噪比和均方根误差两个性能指标进行对比。 所提算法相较于SG滤波算法和小波变换去噪算法信噪比分别提高了22.05%, 10.88%, 均方根误差分别降低了74.28%, 41.29%。 所提算法完全基于数据驱动, 在处理真实紫外可见光谱信号中不仅抑制了噪声影响, 而且将微型光谱仪的光源特征峰有效滤除, 在紫外可见光谱信号的定量分析中具有较好的应用前景。
奇异值分解 光谱去噪 有效阶次 谱峰 Singular value decomposition Fast Fourier transform Spectral denoising Effective order Spectral peak FFT
高锌背景下光谱法同时检测痕量多金属离子浓度时, 由于微型光谱仪光源能量辐射不均匀性, 并且混合溶液中不同离子对不同波段紫外可见光会选择性吸收, 因而如果选取微型光谱仪的积分时间过大, 可能导致光谱能量值达到饱和, 选取积分时间过小可能导致光谱信号的信噪比很低。 积分时间的选择往往取决于研究者的经验和待测离子对紫外可见光的吸收特征。 为了实现能够自动选取微型光谱仪积分时间参数, 提出了一种基于二分搜索的高质量紫外可见光谱信号重构算法, 用于重构由不同积分时间组成的图谱特征更加明显的紫外可见光谱信号。 该方法首先采集不同积分时间下参比溶液的紫外可见光谱能量信号, 然后给定参比溶液的不同目标重构光谱能量信号值, 在每一波长点使用二分搜索算法寻找合适的积分时间采样参数; 然后根据紫外可见光谱的特点, 定义了表示重构后的光谱能量值与目标设定值接近程度的重构精度指标和表示重构信号后与重构信号前的图谱特征区分程度的重构特征显著度指标, 最后, 选取搜索区间范围内重构精度最高的光谱信号作为重构信息量, 利用光谱信号重构信息量重构待测溶液紫外可见光谱能量值, 最终得到待测溶液的重构光谱吸光度信号。 实验结果表明, 该算法能够快速自动地选定目标积分时间采样参数值对紫外可见光谱进行信号重构, 来得到高质量紫外可见光谱信号。 该算法可以使信号重构精度达94.84%, 并且重构特征显著度有所提升。 同时, 相对于重构前的光谱信号, 重构后的光谱吸光度信号得到一定程度增强, 信号信噪比也大大提升, 而且避免了积分时间采样参数需要依靠研究者主观判断选择的问题, 为检测多种痕量金属离子的浓度信息提供了高质量的模型数据。
微型光谱仪 信号重构 二分搜索 积分时间 光谱能量值 Micro-spectrometer Signal reconstruction Binary search Integration time Spectral energy value 光谱学与光谱分析
2020, 40(6): 1979
提出了一种图像畸变校正与帧差法相结合的运动目标检测方法。首先利用实验测量和曲线拟合的方法对光学成像系统的畸变进行测量校正, 以满足运动目标检测的精度要求;然后将畸变校正方法应用在实时获取的视频图像帧中, 利用帧差法实现光学成像系统旋转运动时的运动目标检测。实验表明, 该算法可行、抗噪性好, 能够满足实时性需求。
运动目标检测 光学成像系统 畸变校正 帧差法 moving object detection optical imaging system distortion correction frame difference method
