1 兰州大学土木工程与力学学院西部灾害与环境力学教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730000
2 哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150090
由于光纤具有高灵敏度、耐腐蚀、抗电磁干扰、绝对测量、体积小和质量轻等优点,分布式光纤传感器被研发并广泛用于长距离、大跨度和超高层结构全尺度应变、温度、位移及压力等参数的长期连续高精度测量。当被测基体为钢结构时,通常采用表面粘贴方式安装光纤传感器。由于光纤与被测基体材质的差异,光纤传感器与基体之间的界面特征明显。在变形测量过程中,分布式光纤传感器与基体粘结界面发生局部剥离的现象较普遍。为确保光纤传感器有效准确地测量结构状态信息,需要研究界面剥离的成因和扩展机理。为此,基于应变传递理论探讨分布式光纤传感器与被测结构之间的界面相互作用及界面剥离对测量的影响,通过实验验证该模型的有效性,建立考虑非均匀约束影响的界面剪应力解析方程,通过测试模型的相关物理参数敏感性分析,给出分布式光纤传感器工程化应用的设计建议。
光纤光学 分布式光纤传感器 被测结构 界面粘结状态 测量准确性
1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 中航工业红外探测器技术航空科技重点实验室，河南洛阳 471009
介绍了发热筛查热成像系统的发展历程和系统构成及热像仪测温的基本原理，指出热像仪的内辐射对测温准确性具有明显影响，分析了发热筛查热成像系统用黑体参考源消除内辐射影响的工作原理。介绍了发热筛查热成像系统的测温准确性评价模型及其主要参数的要求，逐项分析了这些参数与热像仪噪声、黑体参考源及使用环境等因素的关系，发现热像仪的时间低频噪声和空间低频噪声是影响测温准确性的关键因素，指出黑体参考源可以消除时间低频噪声的影响，基于外挡片的两点校正法可以消除空间低频噪声的影响，从而使发热筛查热成像系统满足人体测温准确性要求。
发热筛查热成像系统 内辐射 测温准确性 时间噪声 空间噪声 fever screening thermograph, internal radiation, a
1 中国科学技术大学，安徽合肥230026
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所 国科学院生物医学检验技术重点实验室，江苏苏州15163
3 苏州大学 电子信息学院，江苏苏州215006
4 复旦大学 儿科医院，上海201102
5 季华实验室，广东佛山28200
传统的数字PCR检测仅针对扩增终点的核酸样本执行终点式的荧光分析，依据反应后的荧光图像进行阴阳性统计及样本浓度计算，分析结果极易受假阳性及非特异性扩增影响。本文提出了一种基于过程的实时微孔式数字PCR芯片阴阳性分析方法，从时间维度对数字PCR结果进行定量分析，提高数字PCR检测的准确性。设计支持实时数字PCR分析的硬件系统并与终点式数字PCR仪进行对比，验证系统性能。在此系统上检测不同浓度的人类Ⅳ型疱疹病毒样本，获取实时扩增曲线，采用支持向量机算法对扩增曲线的特征进行学习并应用于检测曲线分类。实验结果表明，所设计的实时数字PCR系统与终点式数字PCR仪扩增结果具有高度一致性。本文所述的基于支持向量机的分类算法对扩增曲线的分类准确率达到98%以上，能准确识别假阳性及非特异性扩增微孔。相比于传统阈值分割法，本方法对阳性点识别的平均准确率提高了17.60%，并且目标模板拷贝数越低，效果越明显。与传统的终点式数字PCR相比，本文提出的基于实时数字PCR系统的数据分析方法具有准确性更高的优势，尤其在低拷贝数检测下可以获取更为精确的定量结果。
实时数字PCR 阴阳性分类 支持向量机 定量准确性 real-time digital pcr negative and positive classification support vector machine quantitative accuracy
华北电力大学 电气与电子工程学院, 河北 保定 071003
基于实测布里渊(Brillouin)增益谱确定了合适目标函数。数值产生了大量的布里渊增益谱, 利用这些谱信号系统研究了信噪比、扫频间隔、扫频点数、扫频范围和谱特征参数g0、vB、ΔvB的取值对布里渊增益谱特征参数提取准确性的影响规律。结果表明: 特征参数提取误差随信噪比增加成指数规律下降, 随扫频点数增加(或扫频间隔减少)而下降; vB的提取误差随ΔvB的增加而线性增大, ΔvB的值对其他参数的提取准确性几乎无影响; 扫频点数固定时扫频范围选择太大或太小时的误差均较大, 实际应该选择2ΔvB左右。研究结果对基于布里渊散射的传感时相关参数选择具有参考价值。
布里渊增益谱 参数提取 最小二乘法 温度和应变测量 准确性 影响因素 Brillouin gain spectrum parameter extraction least-squares method temperature and strain measurement accuracy influencing factors 红外与激光工程
2019, 48(2): 0222003
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 国家半导体泵浦激光工程技术研究中心, 北京 100094
INCO713C是一种航空工业中常使用的镍基合金, 含有12种常量元素, 9种痕量元素,其成分较为复杂。采用激光诱导击穿光谱法对其进行分析时, 矩阵效应较为显著, 采用传统标定方法难以得到理想预测结果。文章提出了一种多元素修正内标法, 对镍基合金INCO713C中的Mn进行定量分析,与内标法、多谱线内标法、传统多元定标法进行对比, 建立的标定曲线的相关系数达到0.999, 对四个未知样品预测结果的相对标准偏差降低到了6.16%、5.49%、3.63%、2.00%, 均方根误差降低到4.3%、4.4%、2.9%、2.6%, 证明了多元素修正内标法对于补偿镍基合金INCO713C中矩阵效应的影响具有一定的效果, 对于定量分析的精密度和准确性有一定提升。
激光诱导击穿光谱 定量分析 多元素修正内标法 精密度 准确性 laser spectroscopy quantitative analyses multi-element correction internal standard method precision accuracy
1 南京师范大学 虚拟地理环境教育部重点实验室, 江苏 南京 210023
2 江苏省地理环境演化国家重点实验室培育建设点, 江苏 南京 210023
3 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心, 江苏 南京 210023
针对传统铅垂线轨迹匹配方法在进行地面基元匹配时存在只能得到一个高程值且匹配结果缺乏准确性验证的缺点, 本文提出了一种新的基于物方定位一致性约束的光学航空影像多视铅垂线轨迹匹配方法。该算法对传统铅垂线轨迹匹配方法进行了针对性的改进, 首先, 改善了物方地面基元的像方多视匹配过程, 其次, 利用地面基元已有的物方平面坐标作为物方定位一致性约束条件, 增加了多视匹配结果的准确性检验过程, 从而得到可验证的地面元匹配结果。使用实际航空多视影像对本文算法与传统铅垂线轨迹方法进行了对比实验, 实验结果显示本文方法在可靠性、准确性和算法效率等定量指标方面, 比传统铅垂线轨迹方法分别高出26%、40%和4倍, 证明其能得到更加可靠与有效的地面元匹配结果。
光学航空影像 铅垂线轨迹匹配 物方地面元 物方定位一致性 准确性验证 optical aerial image Vertical Line Locus(VLL) matching object-space ground primitive object space positioning consistency accuracy validation
1 宁波大学高等技术研究院红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 浙江 宁波 310027
采用自制的As2Se3玻璃棒,制备了具有不同厚度、背面粗糙度和表面光洁度的样品,借助红外光谱椭偏仪测试了样品折射率,通过光学模型拟合得到了其折射率参数。对比分析了厚度、背面粗糙度和表面光洁度对样品折射率的影响。结果表明:样品厚度、背面粗糙度和表面光洁度都会明显影响椭偏仪的测量精度,其中表面光洁度是关键因素。样品厚度应控制在1~3 mm,同时增大样品背面粗糙度和样品表面光洁度,可显著提高椭偏仪的测试精度。
测量 折射率 准确性 红外椭偏仪 As2Se3硫系玻璃
为寻找药品近红外通用性定量模型在建立过程中用于确立最优模型的关键评价参数组合, 收集整理了目前各种商品化化学计量学软件及文献中的13个常用于评价近红外定量模型的统计学参数, 结合人用药品注册技术要求国际协调会对于药品定量分析方法验证基本要求, 对92个药品近红外通用性定量分析模型的这些参数进行了计算和分析。 通过对各个参数之间相互关系的研究, 确定了适合于药品近红外通用性定量分析模型评价的参数组合, 并统计出了这些参数的数值范围: 用于模型准确性评价的关键参数为交叉验证均方根误差/预测均方根误差、 平均相对偏差和相对分析误差; 大部分交叉验证均方根误差/预测均方根误差结果在3%以内, 其中交叉验证均方根误差在数值上与平均绝对偏差相当, 大部分相对分析误差值大于2, 而平均相对偏差的数值与所建模型的类型（剂型、 样品的包装形式）和待测成分含量的分布有关。 模型线性评价关键参数为决定系数; 大部分模型的决定系数在80%～100%之间。 模型耐用性关键评价参数为预测均方根误差与交叉验证均方根误差的比值, 大部分模型该参数在1.5以内。 精密度评价关键参数为重复测定结果的标准差; 该参数对于规范近红外的操作, 以及考核模型能否在不同仪器间传递具有重要的意义, 但目前药品近红外通用性定量模型对于分析精密度的关注较少, 无法估计出具体数值范围。 该研究不仅为药品近红外通用性模型的建立者和使用者提供了评价模型优劣的依据, 也为完善药品近红外光谱通用性定量分析模型的参数评价体系提供了基础数据。
药品 近红外光谱 通用性定量模型 模型优化 评价参数 准确性 线性 精密度 耐用性 光谱学与光谱分析
2016, 36(8): 2447
华南理工大学聚合物新型成型装备国家工程研究中心,聚合物成型加工工程教育部重点实验室, 广东 广州 510641
分别利用中红外(mid-infrared,MIR)、近红外(near-infrared,NIR)和拉曼光谱(Raman)采集了31种不同比例的低密度聚乙烯/聚丙烯(LDPE/PP)共混物样本的光谱,利用偏最小二乘法(partial least-square,PLS)建立了光谱数据与LDPE含量的模型,研究了不同光谱范围和预处理方法对模型准确性的影响,并比较了三种光谱定量测量的准确性.结果表明,对于光谱差异小、存在噪音或基线干扰的谱图,预处理方法和光谱范围对模型的准确性均有较大的影响;经过三种预处理以及选择合适的光谱范围建立的模型决定系数(R2)分别从未处理前的0.887 6,0.849 3和0.875 7提升到0.990 6,0.997 3和0.997 2,校正均方根误差(root mean square error of calibration,RMSEC)则分别从10.15,11.75和10.67降低到2.941,1.561和1.598;三种光谱在经过预处理之后均能够较好地定量测量LDPE的含量,NIR和Raman模型准确性更高,由于两者的测量速度快,因此尤其适合于进行快速、准确的定量测量.
中红外 近红外 拉曼 预处理方法 光谱范围 定量 准确性 Mid-infrared Near-infrared Raman Pre-processing method Spectral region Quantification Accuracy 光谱学与光谱分析
2015, 35(8): 2147
采用同步热分析-红外光谱联用仪测定煤样在程序升温条件下的差示扫描量热-热重曲线和红外吸收光谱， 并通过红外吸收光谱定性鉴别燃烧气体产物。 重点研究了高温燃烧-红外吸收法， 即通过测量煤燃烧气体产物中二氧化硫的浓度， 间接地测量煤中硫含量。 该方法方便快速， 重复性较好。 研究发现， 用不同的含硫化合物和不同的煤标准物质校准仪器， 同一个煤样的硫含量结果偏差很大， 即标准物质和煤样中硫元素化学形态的差别导致系统误差。 采用时间-红外吸收强度曲线分析煤中高温硫和低温硫的组成， 然后选择与被测煤样硫元素组成接近的煤标准物质校准仪器， 因而， 消除了标准物质和样品间硫元素化学形态差别导致的系统误差。 另一个方面， 传统的高温燃烧-红外吸收法使用多点校准方法， 即通过测定多个质量的标准物质， 绘制硫质量-仪器响应信号强度的工作曲线； 采用单点校准方法， 调节标准物质和煤样的质量， 使得两者释放的硫元素质量相近， 然后间隔测量煤标准物质和煤样， 因而消除了红外吸收池的漂移的影响， 提高了煤样硫含量结果重复性。 以上述优化的方法测量一种低硫无烟煤和一种低硫烟煤， 硫含量测量结果及标准偏差分别为0.345%（0.004％）和0.372％（0.008％）。 经过评定， 两种煤样的硫含量结果的不确定度（U， k=2）分别为0.019%和0.021%。 两个主要创新在于用高温硫和低温硫组成相近的煤标准物质校准仪器， 以及采用测量和校准交替进行的单点校准方法。 改进后的测量方法， 准确性明显好于ASTM D5106的规定值， 具有一定的应用推广价值。
红外吸收 煤 硫含量 化学形态 漂移 准确性 不确定度 Infrared (IR) absorption Coal Sulfur Chemical speciation Drift Accuracy Uncertainty
