【摘 要】
：
珍珠粉和珍珠层粉化学成分相似,但是珍珠层粉的药用价值远低于珍珠粉,并且珍珠层粉制备容易,成本底,常被不法商家用于冒充或掺入珍珠粉中流入市场,谋取利益.因此,对珍珠粉掺伪鉴别和纯度检测具有重要的意义.采用激光拉曼光谱结合深度学习研究珍珠粉掺伪快速鉴别和纯度分析.将纯珍珠粉和珍珠层粉按一定比例混合,制成珍珠粉质量百分数分别为0％,25％,50％,75％,80％,85％,90％,95％ 与100％ 共9种纯度270个模拟掺伪珍珠粉样本.然后对样本进行拉曼光谱采集,参数设置如下:分辨率为4.5 cm-1,积分时间
【机 构】
：
燕山大学信息科学与工程学院,河北省特种光纤与光纤传感重点实验室,河北 秦皇岛 066004;燕山大学电气工程学院,河北省测试计量技术及仪器重点实验室,河北 秦皇岛 066004
论文部分内容阅读
珍珠粉和珍珠层粉化学成分相似,但是珍珠层粉的药用价值远低于珍珠粉,并且珍珠层粉制备容易,成本底,常被不法商家用于冒充或掺入珍珠粉中流入市场,谋取利益.因此,对珍珠粉掺伪鉴别和纯度检测具有重要的意义.采用激光拉曼光谱结合深度学习研究珍珠粉掺伪快速鉴别和纯度分析.将纯珍珠粉和珍珠层粉按一定比例混合,制成珍珠粉质量百分数分别为0％,25％,50％,75％,80％,85％,90％,95％ 与100％ 共9种纯度270个模拟掺伪珍珠粉样本.然后对样本进行拉曼光谱采集,参数设置如下:分辨率为4.5 cm-1,积分时间为3000 ms,激光功率为20 mW.搭建了深度卷积生成式对抗神经网络(DCGAN)模型,对样本拉曼光谱进行数据增强;在此基础上,结合K近邻(K-nearest neighbor)、随机森林(random forest)、决策树(decision tree)、一维卷积神经网络(1D-CNN)4种分类器,对纯度为85％,90％,95％ 与100％ 的小比例掺伪样本进行真伪鉴别分析;同时,结合一维卷积神经网络对9种纯度的珍珠粉掺伪样本建立纯度预测的定量模型.结果表明:基于DCGAN数据增强方法所生成的拉曼光谱,与原始光谱相比,在峰值信噪比和结构相似度两个评价指标上均明显优于传统数据增强方法;在珍珠粉掺伪定性鉴别方面,DC-G A N增强后的数据分别送入4种分类器,对4种小比例掺杂样本的真伪鉴别正确率均达到100％;在对9种掺伪纯度样本纯度检测方面,对测试集样本,DCGAN-1DCNN方法所建纯度定量预测模型性能最优,其决定系数R2为0.9884,预测均方根误差RMSEP为0.0348,一维卷积神经网络的损失值Loss为0.0012,定量模型拟合最好.拉曼光谱结合DCGAN算法为珍珠粉掺伪鉴别及纯度检测提供一种快速简便的方法.深度卷积生成式对抗网络的数据增强方法在光谱分析技术领域具有重要的研究意义和应用价值.
其他文献
针对带有模型不确定和外部干扰的柔性关节机械臂,提出一种基于未知系统动态估计器的funnel控制方法.基于低通滤波器设计未知系统动态估计器,用于估计模型不确定和外部干扰,该估计器结构简单,仅有一个可调参数.构造带有时变约束边界的新型funnel变量,保证系统跟踪误差被限制在预先设定的边界内,进而改善系统瞬态性能.在此基础上,设计反演控制器,保证系统输出快速准确跟踪期望轨迹.为避免传统反演法中的“微分爆炸”问题,设计跟踪微分器逼近虚拟控制律导数.并给出数值仿真对比验证本文所提方法的有效性.
针对现阶段质量管理过程缺少反馈机制、管理存在滞后性等问题,在传统质量管理模式基础上,提出一种基于数字孪生的产品质量管理方法.构建了物理生产车间、虚拟生产车间、车间质量孪生数据和车间质量管理系统相协同的产品质量数字孪生模型,并对数字孪生模型的运行机制进行了阐述.通过对数据采集融合的方法进行设计形成车间质量孪生数据,并利用灰色预测模型实现对未来质量数据的预测,再通过案例推理模型实现对异常数据的诊断.以齿轮生产过程质量诊断为例,对齿轮加工质量进行分析.最后,搭建了质量管理系统验证了本文方法的可行性及有效性,实现
表面增强拉曼光谱(SERS)是目前最灵敏的分析技术之一,广泛应用于生命科学、材料科学、环境科学及分析化学等领域.SERS基底的特性决定了该技术的实际应用范围,是推动该技术发展的关键,高活性SERS基底的制备已经逐渐成为SERS研究领域的热点.为了获得最佳的拉曼信号,对具有特殊特性的SERS活性基底的需求一直很大.柔性SERS基底因具有良好的柔韧性,3D支架结构和表面可控的孔径大小等独特优势,在检测化合物和细菌等方面有很好的应用价值.Nylon(尼龙)柔性膜表面具有分级及多孔交错排列3D结构的特点,将固相萃
基于晶体生长法制备了一种均匀稳定的四氧化三铁负载石墨化碳黑磁性纳米材料(GCB/Fe3 O4),通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和振动磁强计对GCB/Fe3 O4的表面形貌、晶体结构、磁学性能进行了分析,并以儿茶素、姜黄素、槲皮素、叶绿素铜钠和β-胡萝卜素为对象,研究了GCB/Fe3 O4对色素、多酚等干扰物质的吸附性能.结果显示,所制备的磁性纳米材料GCB/Fe3 O4保留了GCB原有的吸附特性并具备磁性,对儿茶素、姜黄素、槲皮素、叶绿素铜钠和β-胡萝卜素的饱和吸附量分别为7.87、9.
为了明确储层沥青热演化程度与激光拉曼光谱的关系,利用拉曼光谱无损分析和流体包裹体方法,对黔西南白层地区储层沥青拉曼光谱进行了定量化描述,首先获取了储层沥青其伴生流体包裹体均一温度,然后获得了储层沥青拉曼光谱图,并对比标准沥青成熟度分布图,确定了储层沥青热演化程度及其特征.结果表明:黔西南白层地区存在晚三叠世(230 M a)和渐新世(30 M a)油气藏充注事件,成烃流体具有多期成藏的特征.这两次油气充注事件是该地区储层沥青最终来源,沥青是石油受热变质作用形成的天然裂解产物,沥青随着埋藏深度增加,不断发生
针对传统的校园管理系统已无法实现对学生智能化管理的问题,本文提出了基于人脸识别的智慧校园管理系统的设计方法.首先对该管理系统进行了需求分析,然后进一步阐述了该管理系统的组成结构和功能以及本系统所涉及到的射频识别(RFID)技术、热成像测温、人脸识别等主要关键技术,最后介绍了该管理系统下的校园门禁系统、考勤管理系统和图书馆管理系统等子系统的功能及应用流程.研究表明,基于人脸识别的智慧校园管理系统可以实现对校园的智能化管理,能够为学生在校园的学习和生活带来更大的便利,使校园管理更加规范化.
硫代巴比妥酸反应物(TBARS)是表征肉品脂肪氧化程度的主要化学信息.为探究二维相关光谱技术(2DCOS)筛选羊肉中TBARS含量的特征变量的可行性,利用高光谱成像技术结合2DCOS分析建立TBARS含量的快速无损检测方法.采集样本在400～1000 nm的光谱反射图像,通过ENVI 4.8软件在光谱图像上手动设置感兴趣区域提取原始光谱数据;采用偏最小二乘回归(PLSR)算法将光谱数据与TBARS浓度值进行关联,解释二者之间的相关程度;Kennard-Stone(KS)算法划分样本集对模型进行外部验证;为
针对农作物病、虫、草害化学防治时对靶变量施药以减少农药使用量、提高农药利用率的需求,本文研究了基于荧光光谱信息和主动光源方法在不同环境下探测绿色植物的方法.通过白色、蓝色和红色L ED主动光源照射样本,采集了白天室内自然光照、白天太阳直射、白天无太阳直射和夜晚黑暗环境四种场景下的绿色植物和非绿色植物样本光谱.首先基于多波段光谱信息建立簇类独立软模式法(SIMCA)和线性判别分析(LDA)模型,验证利用主动光源照射下绿色植物荧光光谱探测绿色植物的可行性.试验结果表明,白色、蓝色和红色三种LED光源照射下SI
气体监测与我们的生活息息相关,氢气作为一种理想的研究模型更是受到广泛关注.拉曼光谱作为一种气体分析手段,具有无损非接触等优点.气体拉曼光谱测量存在的一个主要问题是拉曼散射信号弱.在一些特定场景下,需要信号采集时间较短,因此获得的拉曼光谱信噪比低.压缩感知方法作为一种新发展起来的信号处理手段,不仅可以压缩采样,缩短采样时间,而且可以降噪,提高信噪比,以更好地实现原始信号的恢复和重建.该研究以氢气和氘气为测量对象,分别采用洛伦兹函数设计原子构建字典OM P(or-thogonal matching pursu
冶金、核工业、污染检测和环境监测等领域对元素分析的需求是必不可少.激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、对样品几乎无损、可多元素同时分析等特点,因此一直受到广泛的关注.但其分析灵敏度较差的缺点一直限制着该技术的发展.激光诱导荧光辅助激光诱导激光光谱技术能够通过激光共振激发提高分析灵敏度并高效检测样本元素种类,通过光谱仪收集光谱信息并建立模型可对未知样本进行浓度预测.但当基体原子与目标原子的特征谱线十分接近时,基体谱线会受到影响,此时一元定标准确度下降.通过一元线性拟合和多元线性