作者单位
摘要
1 广东省特种设备检测研究院顺德检测院,广东 佛山 528300
2 华南理工大学电力学院,广东 广州 510640
耐热钢微观组织及机械性能会随着服役过程发生退化,对老化状态的实时快速监测对安全运行及生产具有重要意义。基于便携式激光诱导击穿光谱(LIBS)设备对获取的T91光谱特征进行降维并优化了老化等级评估模型,实现了对T91耐热钢老化等级的快速诊断。分别采用主成分分析与线性判别式分析(LDA)的降维方法,对光谱特征进行优化精简。而后基于降维后的数据,进一步采用K最近邻算法和支持向量机(SVM)算法来建立金属老化等级评估模型,讨论了建模关键参数选择对模型性能的影响。结果表明,经过LDA降维的光谱数据能实现更好的聚类分布,可有效提高评估模型的准确率。同时,应用LDA-SVM模型能获得最高的老化等级评估准确度,达94.58%。所采用的模型建模方法可有效实现基于便携式LIBS的T91耐热钢老化等级评估。
光谱学 激光诱导击穿光谱 金属老化等级评估 光谱特征降维 K最近邻算法 支持向量机 
激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0530003
作者单位
摘要
1 宁夏大学物理与电子电气工程学院, 宁夏 银川 750021
2 宁夏大学食品与葡萄酒学院, 宁夏 银川 750021
利用近红外高光谱成像技术(NIR-HSI), 将采集的光谱信息融合图像纹理信息建立分类模型, 实现灵武长枣瘀伤等级的判别。 采用瘀伤装置获得瘀伤等级为Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ级的200个长枣样品, 并按3∶1的比例划分校正集和预测集。 采集不同瘀伤等级长枣的近红外高光谱图像, 使用ENVI软件提取感兴趣区域(region of interest, ROI)并计算平均光谱值。 为消除无用信息的干扰, 采用正交信号修正(OSC)、 基线校准(Baseline)、 多元散射校正(MSC)、 移动平均(MA)、 卷积平滑(S-G)和去趋势(De-trending)对原始光谱进行预处理并建立偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型; 基于最优预处理方法所得的全波段数据采用变量组合集群分析法(VCPA)、 无信息消除变量算法(UVE)、 竞争性自适应加权抽样算法(CARS)、 区间变量迭代空间收缩法(iVISSA)和连续投影算法(SPA)提取特征波长后建立PLS-DA模型; 将高光谱图像进行掩膜, 利用主成分分析(PCA)获取贡献率最高的主成分图像, 并在该图像上采用灰度共生矩阵(GLCM)提取纹理参数, 包括能量(ASM)、 熵(ENT)、 对比度(CON)和相关性(COR), 建立图谱融合的PLS-DA模型。 结果表明, 原始光谱数据建立的PLS-DA模型, 校正集和验证集准确率分别为89%和86%; 原始光谱经De-trending预处理后的PLS-DA模型效果最优, 校正集和预测集准确率均为90%, 较原始光谱模型分别提高了1%和4%; 基于SPA选择特征波长后建立的PLS-DA模型的校正集和预测集准确率均为90%; De-trending-SPA-COR-PLS-DA图谱融合模型效果最优, 模型校正集和预测集准确率均为92%。 因此, 利用近红外高光谱成像技术融合纹理信息可实现不同瘀伤等级灵武长枣的快速无损判别。
灵武长枣 高光谱 图谱信息融合 瘀伤等级判别 Lingwu long jujube Hyperspectral imaging Fusion of spectra and image information Discrimination of bruise grades 
光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2644
作者单位
摘要
1 青海省果洛公路工程建设有限公司,西宁 810021
2 长安大学材料科学与工程学院,西安 710061
针对现有的水泥稳定碎石离析评价方法难以精准评价混合料离析的情况,本文通过室内离析试验定量分析5种不同级配水泥稳定碎石混合料的抗离析性能,并引入形状离析系数L与筛分离析系数Seg,定量划分水泥稳定碎石混合料的离析程度。结果表明:与水泥剂量4%(均为质量分数)相比,水泥剂量5%的混合料抗离析性能大幅度提升,且水泥剂量5%和水泥剂量6%的混合料抗离析能力相差不大,因此更推荐5%的水泥剂量;当混合料的4.75 mm通过率为35%和40%时,混合料内部能形成强有力的力链结构,抵抗集料在下落过程中的离散趋势,且水泥剂量为5%和6%混合料的离析等级总保持在无离析和轻微离析状态,表现出优异的水泥稳定碎石抗离析性能。
水泥稳定碎石 室内离析试验 抗离析性能 形状离析系数 筛分离析系数 离析等级 cement stabilized macadam indoor segregation test segregation resistance shape segregation coefficient sieve segregation coefficient segregation level 
硅酸盐通报
2023, 42(7): 2645
周程涛 1,2,*陈波 1,2高志涵 1,2
作者单位
摘要
1 河海大学,水利水电学院, 南京 210098
2 河海大学,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 南京 210098
为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性, 分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究, 并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上, 研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素, 并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明: 冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小, 非线性特征加强; 冻融循环后试件孔隙率增大, 孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系, 相关系数均在0.9以上; 泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密, 其次是冻融循环次数和加载速率, 灰关联度均在0.65以上。
泡沫混凝土 单轴压缩 密度等级 冻融循环 荷载-位移曲线 孔隙结构 灰关联理论 foamed concrete uniaxial compression density grade freeze-thaw cycle load-displacement curve pore structure grey relational theory 
硅酸盐通报
2023, 42(4): 1233
作者单位
摘要
1 上海体育学院运动科学学院, 上海 200438
2 上海海关动植物与食品检验检疫技术中心, 上海 200135
3 上海大学环境与化学工程学院, 上海 200444
4 南京海关动植物与食品检测中心, 江苏 南京 210001
5 上海如海光电科技有限公司, 上海 201201
6 中国检验检疫科学研究院, 北京 100176
橄榄油因其高营养等特点, 成为植物油中日常消费量逐渐增大的主要品类。 橄榄油按照加工工艺分为初榨、 精炼和混合等不同质量等级。 由于不同等级橄榄油价格差异较大, 导致橄榄油市场存在以次充好等问题。 同时, 涉及等级鉴定的指标繁杂, 对应的理化检测方法大部分涉及大型实验室设备, 检测成本高、 效率低且工作量繁重。 我国是橄榄油的主要进口国, 采用产品标准中逐项指标确认后判定的模式, 无法满足目前急速增长的进口产品快速通关要求。 该研究聚焦进口橄榄油在口岸监管现场的快速质量评价需求, 开发了多光谱信息同时采集和降维融合成像的方法, 将紫外-可见光谱与拉曼光谱进行特征数据融合, 构建拉曼-紫外可见2D谱图, 通过二维成像进行指纹特征判断, 构建特级初榨橄榄油、 精炼橄榄油以及果渣油的标准2D融合成像源图, 作为等级区分标准对照二维谱, 进行橄榄油等级可视化判定; 结合空间角度值转化算法对橄榄油进行等级定性评判, 通过角度值计算得到特级初榨橄榄油与精炼橄榄油的夹角范围在0.794 7~1.094 7之间, 与油橄榄果渣油其值在1.157 0~1.319 8之间, 而特级初榨橄榄油之间角度值均小于0.1, 由此可进行不同橄榄油的等级判定; 采用角度决策模型进行橄榄油掺杂样品定量分析。 制备不同等级橄榄油的混合样本计算得到特级初榨混合精炼橄榄油、 果渣油的模型相关系数r分别为0.994 2和0.991 0, 代入不同样本进行验证, 相对误差在-4.48%~2.58%之间。 采用拉曼-紫外可见融合光谱结合化学计量学建立二维标准谱图对橄榄油等级可视化判定, 并建立初榨橄榄油掺伪检测模型进行橄榄油含量的定量分析, 实现口岸食品质量和安全风险信息的多维度、 高精度和高准确度直观展示。 通过采用进口橄榄油质量等级的快速筛查方法, 能有效提高口岸关注风险的监测效率, 提高进口食品监管的精准度, 为口岸食品风险监测方式模式的智慧转换提供技术支撑。
融合光谱 可视化 定量分析 橄榄油 质量等级鉴定 Fusion spectrum Visualization Quantitative analysis Olive oil Quality grade identification 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1117
作者单位
摘要
南京工业大学土木工程学院, 江苏 南京 211800
为研究高温改性对低质速生木材力学性能的影响规律和作用机制, 优化基于强度等级的木材改性温度, 以期为高温改性木材在建筑结构中的合理应用提供依据, 开展了160~210 ℃宽温域范围内高温改性对国产低质速生杨木抗弯强度(fm)、 顺纹抗拉强度(ft, 0)、 横纹弦向(ft, T, 90)和径向抗拉强度(ft, R, 90)、 顺纹抗压强度(fc, 0)、 顺纹弦面剪切速度(fv, T)和径面剪切强度(fv, R), 以及弹性模量(E0)等共计560个试件的材性试验, 利用傅里叶变换红外光谱分析高温改性木材的化学组分变化。 结果表明, 木材中半纤维素耐热性最低, 最先受热降解, 温度≥190 ℃时, 热解加快。 纤维素耐热性较强, 高温作用下轻微热解, 且主要发生在无定形区域内, 导致无定形区微纤丝排列有序性增加。 高温对木材fm, ft, 0, ft, 90和fv劣化作用明显, 常温时木材fm, ft, 0, ft, T, 90, ft, R, 90, fv, T和fv, R分别为67.0, 86.2, 5.8, 8.9, 7.7和6.7 MPa, 改性温度较低时, 木材化学组分轻微热解, 力学性能下降相对较慢, 180 ℃时分别降至53.5, 78.9, 4.0, 4.8, 6.0和5.4 MPa, 改性温度高于190 ℃时木材化学组分热解加剧, 导致力学性能快速降低, 210 ℃时分别降至常温时的44.5%, 56.1%, 43.1%, 29.2%, 34.5%和26.7%。 160~210 ℃范围内, 高温改性木材的fc, 0和E0先升高后降低, 20 ℃时fc, 0和E0分别为41.4和8 568 MPa, 160~180 ℃范围内随着温度的升高, 纤维素结晶度提高导致力学性能增加, 180 ℃时达到峰值, 较初始值分别高30.7%和12.8%, 温度继续升高时, 纤维素热解程度增加, fc, 0和E0持续降低, 210 ℃时, 分别降至45.0和8104 MPa。 未处理试件由于E0未达到欧洲规范BS EN 338最低强度等级D18的要求, 不能用作结构用材; 160~170 ℃温度改性试件的E0较未处理试件有所提高, 但仍低于规范中最低强度等级D18的要求; 改性温度升至180 ℃时, E0继续增加, 杨木达到强度等级D18; 190~200 ℃改性材的E0略有降低, 但仍满足规范中结构用材要求, 而fv, R降低幅度过大, 木材强度等级不满足最低强度等级D18的使用要求。 研究结果将为高温改性技术以及国产速生木材在建筑结构中的合理应用提供依据。
速生杨木 化学组分 高温改性 力学性能 强度等级 傅里叶变换红外光谱 Fast-growing poplar wood Chemical component Thermal modification Mechanical properties Strength class Fourier infrared spectrum 
光谱学与光谱分析
2023, 43(3): 848
作者单位
摘要
中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所, 江苏 无锡 214063
辐射源威胁等级判定是电子对抗领域的重要研究课题, 针对现有的不足, 利用多准则分类的效用加性判别 (UTADIS)法, 建立了一种辐射源威胁等级判定方法。结果表明, 利用 UTADIS法能够准确合理地判定辐射源威胁等级, 能够体现决策者偏好信息, 还能更精确地估计辐射源威胁程度。该方法在性能和实用性方面具有优势, 是一种新的判定途径。
辐射源威胁等级判定 多准则分类 效用加性判别法 机器学习 多属性决策 emitter threat level evaluation Multicriteria Classification UTilites Additives DIScriminantes machine learning multiple attribute decision making 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(2): 189
作者单位
摘要
华东交通大学智能机电装备创新研究院, 江西 南昌 330013
我国高速铁路运行距离长, 服役环境多变, 对车轮钢的性能要求较高。 车轮钢的晶粒尺寸直接影响着车轮钢的力学性能, 且晶粒的特征和测量对材料科学有着重要的作用, 因此为了保证高速列车的安全运行, 对高铁车轮的晶粒度等级进行检测是十分必要的。 利用激光诱导击穿光谱(LIBS)实验平台对5个不同晶粒度等级的ER8高速列车车轮钢样品(经过不同热处理得到不同晶粒度等级)进行击穿获取光谱信息, 比较了基体元素Fe和合金元素(Cr, Mo, Co)的谱线强度与5个不同晶粒度等级的样品之间的相关性, 发现均与样品晶粒度等级存在不同程度的相关性。 利用此关系建立以谱线强度为变量的偏最小二乘判别分析(PLS-DA)模型, 在建立模型前分别采用标准正态变量变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)和Savitzky-Golay卷积平滑方法进行预处理。 通过比较各种预处理方法, 得出采用SNV预处理后建立的模型效果最佳, 建模集误判个数为4个, 准确率为95.7%, 预测集误判个数为3个, 准确率为90%。 在SNV预处理方法的基础上, 分别选择竞争性自适应重加权算法(CARS)、 连续投影算法(SPA)和CARS-SPA三种波长筛选方法进行波长筛选, 比较基于不同特征波长筛选的模型效果, 结果表明, 使用CARS进行波段筛选后建立的模型效果最佳, 建模集误判个数为2个, 准确率为97.9%, 预测集的误判个数为1个, 准确率为96.7%, 模型的准确率均高于90%, 可以将不同晶粒度等级的样品进行分类。 综合分析以上判别分析模型结果, 发现结合SNV预处理和CARS波段筛选后的PLS-DA模型的准确率最高。 研究表明, 采用激光诱导击穿光谱技术结合偏最小二乘判别分析高铁车轮钢晶粒度等级具有一定可行性, 可将其用于评估车轮钢表面晶粒度等级, 同时也为LIBS技术应用于不同晶粒度等级的高铁车轮钢研究提供了一定的基础依据。
车轮钢晶粒度等级 谱线强度 LIBS Wheel steel grain size grade Spectral characteristics PLS-DA LIBS PLS-DA 
光谱学与光谱分析
2022, 42(11): 3428
作者单位
摘要
1 中油国际管道公司,北京 102200
2 北京深蓝空间遥感技术有限公司,北京 100101
中缅油气管道的沉降导致管道弯曲、变形甚至破裂,因此开展管道沉降监测对于管道的建设与维护具有重要意义。永久散射体合成孔径雷达干涉测量(PS-InSAR)技术具有全天时、全天侯、监测范围广和精度高的优势,以中缅天然气管道——若开山段两侧3 km缓冲区范围为研究区域,采用PS-InSAR方法获取异常形变区域,然后进一步结合研究区的坡度、坡向、植被和土壤等多源数据信息建立风险判定模型对中缅油气管道进行滑坡风险评估,并判定滑坡及管道风险等级。主要结论为:1)基于升、降轨融合的PS-InSAR方法进行形变监测,共获取90个形变较大区域,平均形变量在-25~25 mm之间,大部分区域仍趋于稳定。2)基于坡度、坡向等多源数据进行滑坡风险等级划分、管道运行安全等级划分,结果显示滑坡一级风险区13个,二级风险区18个,三级风险区59个;管道一级风险区10个,二级风险区14个,三级风险区66个。
遥感与传感器 永久散射体合成孔径雷达干涉测量技术 地面沉降 中缅油气管道 升降轨融合 风险等级 
激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1628007
作者单位
摘要
兰州交通大学土木工程学院, 兰州 730070
我国西北盐渍地区长距离输水工程由于冻融、干湿、盐侵等作用, 对水工混凝土耐久性产生不利影响, 直接影响输水稳定性及工程的安全运行与效益发挥。本文以甘肃省引大入秦工程输水建筑物为背景, 基于室内加速试验, 针对干湿-冻融和干湿-冻融-盐侵两种工况, 研究质量损失率、抗压强度损失率、相对动弹性模量等耐久性指标变化情况, 采用改进物元可拓模型综合分析矿粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯4种因素对水工混凝土耐久性的影响程度, 并将计算结果与试验结果、实际状况开展比对分析。结果表明: 在干湿-冻融工况中, 粉煤灰对于水工混凝土耐久性的影响较矿粉、引气剂、聚丙烯显著, 而在干湿-冻融-盐侵工况中, 聚丙烯的影响最为显著, 且最为敏感; 采用改进物元可拓模型综合分析以上4种影响因素, 影响程度依次为聚丙烯(3.450 9)>粉煤灰(2.509 0)>矿粉(2.447 2)>引气剂(2.232 5), 且根据等级变量特征值的大小可判断大循环后混凝土试块的状态, 与实际状况相符。因此改进物元可拓模型可以综合分析盐渍区水工混凝土耐久性的影响因素, 具有一定的实用价值。
改进物元可拓模型 水工混凝土 室内加速试验 耐久性 影响程度排序 等级变量特征值 improved matter-element extension model hydraulic concrete indoor accelerated test durability rank of influencing degree characteristic value of grade variable 
硅酸盐通报
2022, 41(5): 1617

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