1 中南民族大学生物医学工程学院，湖北 武汉 430074
2 认知科学国家民委重点实验室，湖北 武汉 430074
3 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室，湖北 武汉 430074
4 临沂格莱普园林机械有限公司，山东 临沂 276700
5 武汉长海高新技术有限公司，湖北 武汉 430223
6 武汉理工大学机电工程学院，湖北 武汉 430070
基于反向传播（BP）神经网络模型结合联合区间等间隔偏最小二乘法（SiPLS），设计了SiPLS-BP模型定量分析复杂背景下血红蛋白含量。以186个不同浓度血红蛋白的血液样本和39个不同浓度的血红蛋白仿体溶液样本的近红外光谱数据为研究对象，优选出最佳的数据集划分方法、最佳划分比例和最佳预处理方法，利用SiPLS优选波段，构建SiPLS、SiPLS-BP、全谱偏最小二乘法（PLS）和全谱BP四种定量分析模型，并进行分析对比。实验结果表明：两种样本的最佳定量分析模型均为SiPLS-BP。即使采用相同的特征波长优选方法，每个模型优选的波段也并不完全相同。对于背景复杂、样本差异性较大的混合溶液和血液，SiPLS-BP模型具有更好的预测效果，能更准确地定量分析血红蛋白浓度。研究结果为复杂背景下的血红蛋白定量分析提供了参考。
光谱学 近红外光谱 特征波长优选 血红蛋白 反向传播神经网络 中国激光
2023, 50(21): 2107203
低维纳米材料的大比表面积极大提升了材料与环境气体分子的反应效率，对提高光纤氢气传感器中关键氢敏器件的灵敏度及响应速度有着至关重要的作用。提出了一种在油水界面自组装制备高性能金钯（Au-Pd）核壳纳米颗粒单层氢敏薄膜的方法，并制备了基于该薄膜的透射式光纤氢气传感器。实验中采用水热合成法制备粒径约12 nm的球形Au核，然后在Au核水溶液中加入Pd生长液，得到粒径约为20 nm的Au-Pd核壳纳米颗粒。采用十八胺修饰Au-Pd核壳纳米颗粒并通过相转移技术将颗粒转移到甲苯溶液中，最后在甲苯-水界面提拉制备覆盖率高并且空洞和堆积少的纳米颗粒单层氢敏薄膜。表征分析结果表明，形成的Au-Pd核壳纳米颗粒粒径均匀且结晶度好，制备的纳米颗粒单层薄膜排列致密覆盖率达87%。搭建了透射式光纤氢气器并测试了制备的Au-Pd核壳纳米颗粒单层膜在不同氢气浓度下的感氢响应特性。实验结果表明，单层纳米颗粒氢敏膜对4%的氢气响应时间约为3 s，对0.1%的氢气（氮气为载气）响应时间约为13 s，在多个循环的测试中表现出良好的稳定性，该传感器在低浓度氢气的快速、准确检测上具有良好的应用前景。
光纤传感器 氢气传感 Au@Pd纳米颗粒 自组装 纳米颗粒膜 optical fiber sensor hydrogen sensor Au @ Pd nanoparticles self assembly nanoparticle film
为了进一步优化和改进光纤传感器的固定方式, 设计了一种金属焊片式非本征型法布里-珀罗(F-P)光纤传感器, 并对其进行了实验观测。研究分析了在1200 ℃高温环境下不同焊接固定方式的F-P光纤传感器的失效机理。对在1200 ℃高温下失效的实验样件进行了观测与分析, 利用有限元分析方法对实验样件进行仿真和计算, 并结合实际的光谱信号变化来研究其具体的失效过程, 结果表明不同的焊接固定方式会对传感器产生不相同的力学影响, 从而影响传感器的寿命。
高温 大应变 法布里-珀罗光纤传感器 失效机理分析 high temperature large strain Fabry-Perot optical fiber sensor failure mechanism analysis
火灾给人们的生产与生活带来极大的威胁，但现有的火灾传感器在安装空间、测量范围和适用环境等方面存在着局限性，因此需要研制新型火灾传感器。设计并实现了一种不锈钢毛细管可靠封装的工业用火灾预警光纤传感器，通过对光纤光栅进行高温再生处理，大幅提高了传统光纤光栅传感器的耐高温性能。对制备的传感器进行了实验，结果表明：该种传感器测量温度可达1000 ℃、线性度为0.99951，在1000 ℃下90%信号的响应时间不到3 s，适合于火灾预警。
工业 火灾监测 再生光纤传感器 高温传感器 industry fire monitoring regenerative fiber optic sensor high temperature sensor
