四川省科技支撑计划(2012SZ0111)
- 作品数：15 被引量：115H指数：7
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- 一种紫外-可见光谱法水质COD检测的预测模型研究被引量：6
- 2016年
- 针对紫外-可见光谱法水质COD检测在线、实时性的测量要求,研究了一种基于主成分分析(PCA)联合粒子群优化极限学习机(PSO-ELM)预测模型,借以预测水质COD检测数据。通过采用PCA对水质COD检测的光谱数据进行降维处理,提取其特征信息,消除向量相关性并送入PSO-ELM模型中进行建模及预测。研究结果表明,基于PCA联合PSO-ELM进行紫外-可见光谱法水质COD检测的预测模型研究,不仅预测精度较单纯的ELM模型提高了近10倍,而且相对于PSO-ELM模型的预测效率(运行时间)提升了一个数量级,这为紫外-可见光谱法水质COD在线、实时性检测创造了条件。
- 张峥魏彪汤戈冯鹏吴德操刘娟唐媛熊双飞
- 关键词：紫外-可见光谱法
- 光谱法水质COD检测的光散射影响研究
- 2016年
- 针对水中悬浮颗粒物散射将影响紫外-可见光谱法水质COD检测效果的问题,以硅散射颗粒三角形剖分为研究对象,依据经典电磁场理论Maxwell方程组建构了颗粒物散射光强分布模型,基于朗伯-比尔定律建立了水质吸光度与水质COD之间的关系,采用有限元数值计算方法结合网格剖分技术,研究了紫外-可见光谱法水质COD检测的光散射影响。数值模拟结果表明,当入射光为近紫外光波段时,水体中的杂质会对光有明显的吸收,而当入射光为可见光波段时,光则不会被硅杂质吸收或吸收甚微,此结果与光谱仪实测结果相对比,二者较为吻合。
- 李文杰魏彪蒋上海冯鹏
- 关键词：化学需氧量悬浮颗粒物光散射有限元
- 基于Mie散射的水体紫外-可见光谱浊度干扰补偿被引量：16
- 2017年
- 紫外-可见光谱法水质检测中,检测设备面对多样性的地表水体容易受到悬浮颗粒物引起的浊度干扰,导致谱线整体非线性抬升,测量精度显著下降。研究了一种基于Mie散射理论的紫外-可见水质光谱浊度干扰补偿算法,借以提高可溶有机物含量的检测精度。通过截取水样本紫外-可见光谱中主要由颗粒物散射引起的450~1100nm段光谱,采用基于Mie散射理论的光全散射颗粒物粒径分析法,重建了水样本所含颗粒物的粒径分布。利用粒径分布的二次反演,估计了220~450nm可溶有机污染特征光谱段中由颗粒物引起的消光值,实现了对浊度干扰的精确补偿。实验结果表明,该算法对不同地表水样本均表现出了良好的浊度补偿效果,化学需氧量解算精度得到较大提高。且补偿算法无需大量实验获取先验数据,可提高紫外-可见光谱法水体可溶有机物检测的准确性和检测部署的灵活性与适应性,具备实用价值。
- 吴德操魏彪汤戈冯鹏唐媛刘娟熊双飞
- 关键词：光谱学紫外-可见光谱MIE散射水质检测
- 基于WSN的紫外-可见光谱水质COD监测仪采传系统设计被引量：3
- 2016年
- 针对日益严重的水环境问题,水质化学需氧量(COD)的实时在线监测对水质污染预警具有十分重要的意义。依据紫外-可见光谱分析法可实现水质COD参数在线、原位测量的原理,将无线传感网络(WSN)技术与光谱法水质COD监测技术相结合,研究了一种适用于大面积水域水质COD监测的信息采集与传输系统。基于Coxtex-A7硬件平台,采用数据压缩和无线传感网络等技术实现了水质COD的无线实时监测。实验测试结果表明,该系统能够实现水质COD监测数据的采集与高效、可靠的传输。该系统不仅具有功耗低、流域覆盖面积广、响应速度快、易于维护等特点,还可为水体流域内水质环境的综合分析提供依据。
- 刘娟冯鹏魏彪吴德操汤斌唐媛熊双飞张峥汤戈
- 关键词：光谱学紫外-可见光谱化学需氧量无线传感网络
- 一种紫外-可见光谱法检测水质COD的浊度影响实验研究被引量：21
- 2014年
- 消除浊度影响是直接光谱法检测水质COD的关键技术问题。此源于紫外-可见光谱法检测水质参数的关键依赖于化学计量法所建立的准确的水质参数分析模型,而浊度是影响其建模的一个重要参数。为此,选取福尔马肼浊度液和邻苯二甲酸氢钾标准溶液,开展了紫外-可见吸收光谱法检测水质COD的浊度影响实验研究,获得了选定溶液在245,300,360和560nm几个特征波长点的吸光度随浊度变化的最小二乘法拟合曲线,分析了吸光度随浊度的变化规律。研究结果表明,在240~380nm的紫外光谱段,由于引起浊度的颗粒物对有机物产生了吸附,致使浊度对水样的紫外光谱影响较为复杂;在380~780nm的可见光谱区域,浊度对光谱的影响则是随着波长的增大而减弱。基于此,开展了多元散射校正法对受浊度影响的水样光谱进行校正试验。对某溪水水样的紫外-可见吸收光谱进行多元散射校正,通过处理前后光谱对比表明,浊度引起各个波长点的基线偏移都得到了有效的校正,而在紫外区域特征并未减弱。接着对选取的三种液体的紫外-可见吸收光谱进行多元散射校正,实验结果表明:该方法可在不影响水样紫外-可见吸收光谱特征的前提下对其吸收曲线进行有效的校正,这不仅提高了光谱法检测水质COD的信噪比,而且还为化学计量法建立准确、有效的水质检测COD分析模型进行数据预处理提供了一种新途径。
- 汤斌魏彪吴德操米德伶赵敬晓冯鹏蒋上海毛本将
- 关键词：紫外-可见光谱法水质COD浊度
- 利用T矩阵模型计算水体中非球形悬浮颗粒物光散射特性被引量：7
- 2015年
- 水体中悬浮颗粒物的光散射特性是影响基于直接光谱法水质检测结果准确性的一个重要参数。依据T矩阵模型,研究了紫外-可见光照射下水体中非球形悬浮颗粒物的光散射强度特性。以藻类和泥沙类颗粒物为例,构造了椭球、圆柱和广义Chebyshev三种非球形粒子光散射模型,分析了入射光波长、悬浮颗粒物形状、复折射率与相对散射光强之间的关系,计算了不同悬浮颗粒物相对散射光强随波长、颗粒物尺寸以及旋转角变化的情况。数值仿真结果表明,不同种类非球形悬浮颗粒物的散射光强度均呈现出显著的变化。在200~800nm波长范围内,随入射波长的增大,粒子几何尺寸所带来影响逐渐减小,散射特性主要由复折射率决定。当粒子尺寸小于0.2μm或接近1μm时,在入射光波长位于紫外或红外的条件下,散射光强度较大且呈现强烈振荡;而当粒子尺寸r=0.3~0.9μm,散射强度较稳定,接近于0且受到入射光波长的干扰较小。这可为提高紫外-可见吸收光谱法的检测精度、抑制散射干扰提供一定依据。
- Vo Quang Sang冯鹏米德伶汤斌魏彪
- 关键词：水质检测
- 基于米氏散射理论的水中悬浮颗粒物散射特性计算被引量：15
- 2015年
- 降低或减少水体中悬浮颗粒物的光散射影响是直接光谱法检测水质化学需氧量（COD）的关键技术问题。为此,依据米氏散射理论,采用改进型连分式结合后向递推算法,研究了紫外-可见光照射下水体中藻类和泥沙类悬浮颗粒物的光散射特性。通过构造球形粒子的光散射模型,在入射光波波长为200~1000 nm、悬浮颗粒物尺寸为1~200μm的条件下,分析和计算了散射光强度和角度的变化规律。仿真结果表明：当改变粒子尺寸,调节入射光波长时,两种悬浮颗粒物的散射光强与散射角度呈现显著变化,这为进一步提高基于紫外-可见吸收光谱法的水质检测精度和降低散射影响提供了依据。
- Vo Quang Sang冯鹏汤斌赵敬晓蒋上海魏彪
- 关键词：光谱学紫外-可见光谱悬浮颗粒物
- 一种紫外-可见光谱法水质监测系统的可变光程光谱探头设计被引量：4
- 2015年
- 根据紫外-可见光谱法水质多参数实时监测需要,提出了一种可变光程光谱探头设计方案。针对氙灯光源光斑直径大难以耦合至光纤的问题,设计了一套组合透镜置于光源出射端。针对光纤出射光线发散性强且发散光线源于光轴不同点的问题,使用Zemax的多重结构优化准直透镜的设计。通过采用Zemax和Trace Pro光学软件分析工具仿真研究,结果表明,优化设计的光路系统将粗光束变为细光束后,再经聚焦透镜耦合至光纤,提高了光源与光纤的耦合效率,其辐射通量效率相对于初始结构提高了13.89%。同时,将本文设计的光谱探头与美国Ocean Optics公司的光谱测量系统进行对比实验,本文设计的可变光程探头的辐射通量效率较之于海洋公司光学系统的辐射通量效率,提高了3.26%-9.58%,验证了本文设计的光谱探头的可靠性及高效性。
- 熊双飞魏彪吴德操刘娟唐媛汤戈张峥
- 关键词：ZEMAXTRACEPRO
- 主元分析降维联合广义判别分类的水质检测紫外-可见光谱数据处理方法被引量：5
- 2014年
- 针对环境水样快速、在线监测的需要,立足于水质(体)检测紫外-可见吸收光谱分析技术,研究了基于主元分析(PCA)的降维联合广义判别分析(GDA)分类的水质检测紫外-可见吸收光谱数据在线处理方法。通过对地表水、生活污水和工业废水共计160组水样的吸收光谱数据进行研究,结果表明:直接采用ANN-BP、SVM、LS-SVM、Fisher和GDA进行分类,虽分类精度较高,但耗时较长;采用PCA降维后再分类,虽分类精度降低,但分类速度得到了提升;采用PCA降维联合GDA分类,可在不影响分类速度的前提下,分类精度却达到最优。这为实时、在线的水质检测光谱数据分析与处理提供了一种新的途径。
- 汤斌魏彪吴德操冯鹏赵敬晓罗继阳Vo Quang Sang蒋上海
- 关键词：水质检测主元分析
- 基于LabVIEW和VC^(++)的水质检测光谱信号小波去噪方法被引量：1
- 2015年
- 针对水质检测紫外-可见光原始吸收光谱中含有大量非平稳噪声的问题,该文研究了一种基于LabVIEW与C语言混合编程对水质检测吸收光谱进行改进阈值函数的小波阈值去噪处理方法。研究结果表明,通过引入VC++6.0,基于LabVIEW与C语言混合编程,不仅克服了LabVIEW和Matlab混合编程存在效率低、可移植性差、升级不便等缺点,而且采用db4小波基,使用C语言实现了小波阈值去噪处理。与QE65000科研级光谱仪采集数据进行对比,两者数据的互相关性和均方根误差均取得了满意效果,为实时、在线水质检测紫外-可见光吸收光谱的去噪处理提供了一种新的解决方案。
- 赵敬晓魏彪汤斌蒋上海罗继阳Vo Quang Sang毛本将姜赞成
- 关键词：紫外-可见光谱法水质检测小波去噪LABVIEWDLL文件
