以COD标准液为研究对象, 基于特定激发波长下的荧光发射光谱数据, 采用化学计量学算法对水质COD进行了检测, 分析了水的温度、 浊度和pH的变化对发射光谱的影响, 并对相关参数的影响进行了补偿校正。 在此基础上建立了多参量共同作用时对水质COD预测模型的补偿校正方法。 首先采用荧光光谱法对浓度范围为1～55 mg·L-1水质化学需氧量(COD)标准溶液进行三维荧光光谱的采集, 去除散射峰以后采用基于蚁群算法优化的偏最小二乘法(ACO-iPLS)对不同激发波长(Ex=255～285 nm, 间隔为5 nm)下的荧光发射光谱(Em=275～450nm)数据进行特征提取并采用基于粒子群优化的最小二乘支持向量机算法(PSO-LSSVM)进行预测模型的建立。 结果表明, 不同激发波长下的荧光发射光谱数据模型的检验集决定系数R２ｐ在0.961 8～0.998 1范围内, 当采用波长为Ex=270 nm的激发光作用时所激发出的荧光发射光谱数据所建模型的效果最优, 其检验集决定系数R2p=0.998 1, 预测均方根误差RMSEP=0.348 3 mg·L-1。 其次, 对温度、 浊度、 pH对荧光光谱法检测水质COD的影响进行了分析, 并给出了相应的补偿模型。 结果表明, 温度和浊度在检测水质COD时对荧光光谱的影响不可忽略, 但通过建立补偿模型可以对其影响进行有效的补偿校正, 温度补偿后荧光数据模型的整体平均偏差Bias=0.130 6 mg·L-1, 经浊度补偿后可以很好的校正浊度变化对荧光光谱法检测水质COD的影响, 而pH范围在4～12.3内变化时对荧光光谱的影响相对较小, 因此可忽略。 最后, 结合单一影响因素的分析结果, 对荧光光谱法检测水质COD时水体的多种环境因素(温度、 浊度、 pH)共同作用的影响进行了分析。 实验结果表明, 忽略pH影响后, 可以采用对温度和浊度同时补偿的方法对二者的影响进行有效的校正。 该结果可为水质参数光学传感器在调试过程中抑制环境因素的影响提供参考。

为了对水中的有机污染物进行绿色、 快速、 准确的检测, 提出了一种基于荧光多光谱融合的水质化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)的检测方法。 实验样本为包含近岸海水和地表水在内的实际水样53份, 采用标准化学方法获取样本的化学需氧量的理化值, 利用荧光分光光度计采集样本的三维荧光光谱并对光谱数据进行处理和建模。 在200～300 nm(间隔5 nm)的激发波长范围内将三维光谱展开成二维的发射光谱(发射波长范围250～500 nm, 间隔2 nm)。 采用ACO-iPLS(蚁群-区间偏最小二乘)算法提取发射光谱特征, PSO-LSSVM(粒子群优化的最小二乘支持向量机)算法建立预测模型, 分别建立了单激发波长下的荧光发射光谱数据预测模型、 多激发波长下发射光谱的数据级融合(LLDF)预测模型以及多激发波长下发射光谱的特征级融合(MLDF)预测模型, 通过对预测效果的对比, 得出结论。 实验结果表明, 对于不同激发波长下荧光发射光谱数据而言, 265 nm激发光作用下的发射谱数据的预测模型最优, 其检验集决定系数R2P和外部检验均方根误差RMSEP分别为0.990 1和1.198 6 mg·L-1; 对于荧光多光谱数据级融合模型(简写为: LLDF-PSO-LSSVM)而言, 在235, 265和290 nm激发光作用下的发射光谱的LLDF模型效果最优, 其检验集的Ｒ２ｐ和RMSEP分别为0.992 2和1.055 1 mg·L-1; 对于荧光多光谱特征级融合模型(MLDF-PSO-LSSVM)而言, 在265, 290和305 nm激发光作用下的荧光发射光谱的MLDF模型效果最优, 其R2p=0.998 2, RMSEP=0.534 2 mg·L-1。 综合比较各类建模结果可知, MLDF-PSO-LSSVM的模型效果最优, 说明基于荧光发射光谱数据, 采用多光谱特征级融合模型检测水质COD时, 检测的精度更高, 预测效果更好。

提出了一种基于紫外和荧光多光谱融合的水质化学需氧量(COD)的检测方法。实验样本为包含近岸海水和地表水在内的53份水样,采用标准化学方法获取样本的COD理化值,利用紫外-可见光谱仪和荧光分光光度计采集样品的紫外吸收光谱和三维荧光光谱,对光谱数据进行处理后建模。采用蚁群-区间偏最小二乘法(ACO-iPLS)作为特征提取算法,采用粒子群优化的最小二乘支持向量机(PSO-LSSVM)算法作为建模方法,分别建立基于紫外吸收光谱数据和单激发波长下的荧光发射光谱数据的预测模型,以及紫外-荧光多光谱数据级融合模型和特征级融合模型,并对各类模型的预测效果进行对比。结果表明:基于紫外-荧光多光谱特征级融合模型的预测效果最优,该模型预测水质COD的精度更高,其校正集决定系数为0.9999,检验集的预测决定系数为0.9912,外部检验均方根误差为1.1297 mg/L。本研究为水质COD的快速检测提供了一种新的研究思路和解决方法。

采用线性组合算符和幺正变换相结合的方法研究了Rashba效应对抛物量子线中强耦合束缚极化子激发态性质的影响, 计算了束缚极化子的第一内部激发态能量、激发能量和振动频率。讨论了这些量对约束强度、自旋轨道耦合强度和库伦束缚势的依赖关系。数值计算结果表明: 束缚极化子的第一内部激发态能量、激发能量和振动频率都随约束强度的增加而增大；但第一激发态能量随库仑束缚势和自旋与轨道之间耦合强度的增加而减少, 而激发能量和振动频率随库仑束缚势的增加而增大。

通过坐标变换把量子棒的哈密顿量由椭球边界变为球形边界。采用线性组合算符和么正变换方法研究了量子棒中弱耦合杂质极化子的第一内部激发态能量、 激发能量和从第一内部激发态到基态跃迁频率随量子棒的横向和纵向有效受限长度、库仑束缚势、椭球的纵横比的变化关系。结果表明:它们随库仑束缚势的 增加而增大,随纵横比和有效受限长度的增加而减少。表现出量子棒有趣的量子尺寸限制效应。