一、蒙特卡罗方法在X荧光无损分析中的应用(论文文献综述)
吴廉晖[1](2021)在《低原子序数元素EDXRF重峰分解方法及解析系统设计》文中研究表明能量色散X荧光分析(EDXRF)技术拥有多元素无损检测、快速便携、安全可靠等优势,在矿山采选冶、地质勘探、合金分析检测等诸多领域引起了广泛关注与应用。其中,X荧光光谱的重叠峰分解是至关重要的环节。本文重点研究关于低分离度重叠峰分离的解谱方法,探讨使用MCNP软件模拟了谱峰数据,并用解谱方法对所得数据进行处理,最后制作了一套基于MATLAB GUI平台的关于能量色散X荧光数据的人机交互系统。现做出主要工作如下:(1)由于重叠峰的存在,对能量色散X荧光谱的定性定量分析带来一定的困难,因此一直是处理谱线的难点与热点。通过对传统的导数法以及对样条小波的特点分析,结合其特点,提出一种四阶导结合三样条小波的分解重叠峰的新方法,并在模拟实验中使用了分离度达0.33的低分离度重叠峰进行验证,可以达到分解目的,随后采用仿真实验验证其方法可行性,使用了K元素数据,结果表明可以有效的分解重叠峰并且峰位误差在1%以为,最后使用该方法分解实测数据,达到了预期效果,并且峰位误差在0.5%之内。(2)探测器具有昂贵的造价以及使用便携度等限制,限制了部分科研人员的相关研究,针对这一问题,首先使用例子阐述粒子在MCNP软件中的运动轨迹等相关情况,并分别介绍了气体探测器、闪烁探测器以及半导体探测器,分别论述了其特点,然后通过对比这三种探测器的特点,选择了使用SI-PIN探测器来进行MCNP软件建模,对比了未加高斯展宽以及加入了高斯展宽的数据,最后使用了上述所提新解谱方法对所得数据进行处理,最后达到了理想效果。(3)由于在解谱过程中涉及多种数学工具以及方法,结合MATLAB GUI平台的特点设计了一套关于处理能量色散X荧光数据的人机交互界面,由数据处理窗口以及结果显示窗口组成,数据处理窗口包含数据载入、谱线去噪、本底扣除、寻峰、重叠峰分解五个功能按钮,并对相应功能按钮进行编写,结果显示模块为显示峰位以及峰边界,最后使用实际数据检测该界面的运行情况。综上所述,经过研究所提出的四阶导及三样条小波分解重叠峰方法能够有效的分解低分离度重叠峰,提高解谱精度;并且采用MCNP软件模拟能量色散X荧光数据进行解谱的方法具备一定可行性;最后所设计的人机交互系统使用实测数据测试可以正常运行,达到正常使用目的。
蓝浩洋[2](2021)在《基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究》文中提出近年来,随着激光功率的不断攀升和先进加速器技术的持续发展,利用高功率激光和相对论电子束之间的康普顿散射(LCS)产生高强度射线源已成为国际先进光源技术的重要选项之一。相较于传统的伽马光源,LCS伽马源同时具备了高强度、短脉冲、准单色、能量连续可调、高偏振度等优良特性。目前,不少国际着名的研究机构都已发展或正在发展LCS伽马源,如中国的SLEGS、美国的HIγS、日本的New-SUBARU、欧盟的ELI-NP等。随着世界范围内LCS伽马源的陆续投建与运行,其相关的关键技术、实验测量以及应用研究已成为国际上的研究热点。能量在粒子分离能以上的LCS伽马源可用于测量光致蜕变反应,进而为解开p-核素的核合成之谜提供必要的核物理输入量;同时,能量在粒子分离能以下的LCS伽马源诱发的核共振荧光反应(NRF)可以为核同位素提供独特的物理指纹,是实现同位素含量识别和断层扫描成像的理想物理探针,在违禁品无损检测方面具有巨大的发展前景。本论文的工作主要是围绕LCS伽马源在两个方面的应用展开理论分析和蒙特卡罗模拟:一方面,探究利用LCS伽马源对涉及带电粒子的光致蜕变反应进行测量的可行性,分析相关测量对p-核素核合过程中的光致蜕变反应率的影响;二是利用LCS伽马源诱发NRF反应,进而对违禁品(如毒品和特殊核材料)进行元素比识别以及断层扫描成像的应用研究。在涉及带电粒子的光致蜕变的研究中,我们探讨了通过(γ,p)和(γ,α)反应测量对带电粒子光学模型势进行约束的方案。综合考虑复合核和预平衡反应机制,计算了p-过程相关的3000个核素的(γ,p)和(γ,α)反应的截面和天体反应率。通过系统性的比较发现,光致蜕变反应率—尤其是(γ,α)反应率—受到了光学势(OMP)的显着影响。因此,更好地确定OMP对于减少涉及带电粒子的光致蜕变反应率的不确定性至关重要。考虑到在以往的核合成研究中确定的重要反应,同时出于补充涉及p-核素光致蜕变反应的实验结果的目的,我们基于ELI-NP伽马光装置和硅微条阵列探测器提出了的6个(γ,p)和8个(γ,α)反应的测量方案,并用Geant4进行了模拟。在同时满足最小可探测产额以及质子/α粒子能谱分辨的情况下,估计了测量这些反应所需的伽马源最小能量。研究结果表明,在p-过程发生的典型天体温度(T9=2.5)的Gamow能区内,对这些光致蜕变反应进行直接测量是可行的。此外,预期的实验结果可用于约束带电粒子的OMP,并最终减少p-过程核合成反应速率的不确定性。在天体环境中,相当一部分的原子核都处于激发态,要完全确定p-核素的核合成过程,仅仅获得基态靶核的俘获和光致蜕变反应率是不够的,还需要准确获取涉及激发态的俘获和光致蜕变反应率。因此,我们进一步探讨了对(γ,pi)和(γ,αi)反应进行测量的可行性。研究发现,在入射光能量Me V时96,98Ru(γ,p1)反应的出射粒子探测是可行的,因为它们的第一激发态带电粒子发射占主导地位(95%)。在Me V时,八个(γ,p)反应的截面比明显增大。在Me V时,可探测到123Te(γ,α)反应的和125Te(γ,α)反应的;而在Me V时可探测到87Sr(γ,α)反应的。相应地,根据细致平衡原理,推导出它们的反俘获反应的分截面比。由于光致蜕变逆反应的直接实验只能在基态原子核上进行,以上的光致蜕变测量可以为带电粒子俘获反应提供补充结果,并有助于从实验上对带电粒子OMP进行约束。在基于LCS-NRF的化合物无损检测方面,我们结合NRF信号探测和元素比分析,提出了一种能够对毒品(如冰毒、可卡因、海洛因、氯胺酮和吗啡)进行无损检测的新方法。通过NRF探测,可以获得样品中核素的组成和含量,进而对毒品进行鉴别和检测。数值模拟结果显示,在康普顿光子束流为1011的条件下,12C、14N和16O的四个NRF信号峰均可被探测到,其显着性水平为7–24σ。利用元素比方法,提取了毒品中14N/12C和16O/12C的比值,预测得到的元素比与理论值吻合较好。此外,探讨了在铁盒/咖啡因等良性材料屏蔽下的毒品无损检测可行性。研究结果表明,该方法可以在实际可行的测量时间内识别毒品和爆炸物,在违禁品的在线无损检测方面具有较大潜力。在基于LCS-NRF的特殊核材料断层扫描成像方面,探讨了通过NRF探测对特殊核材料进行同位素级别的断层成像的可行性。首先,我们结合散射NRF(s NRF)和透射NRF(t NRF)探测,提出了一种可以对多种同位素进行无损识别以及成像的新方法。蒙卡模拟表明,通过对被测物体进行一维的s NRF扫描,可以判断235,238U同位素的存在与否,并可推导出被测物体中的同位素比值235U/238U。经同位素识别和同位素比值预测后,用t NRF探测方法实现了235U的断层扫描成像。重建图像显示,隐藏在铁棒中的235U的空间分布可以被清晰地显示出来。另一方面,我们结合s NRF探测和发射型断层成像算法(ECT),提出了一种可以同时获取多种SNM同位素断层图像的新方法。在s NRF探测中,在NRF反应的作用下,不断放出伽马退激辐射的目标同位素可被视为一个形状未知的伽马放射源,其空间分布可以通过ECT算法进行有效重建。研究表明,从s NRF-ECT图像中可以同时获取隐藏在铁棒中的235U和238U的空间分布。研究结果表明,我们提出的方法能够有效地筛选出隐藏在金属材料中的特殊核材料,并且具有实现同位素成像的潜力。
王岩[3](2021)在《面向楔形样品的高光谱图像分析方法研究》文中提出浑浊介质的快速无损检测一直以来都是食品、医药、环境等领域的重要研究内容。但由于浑浊介质成分复杂且同时具有吸收效应和散射效应,所以在利用光谱分析技术对其进行分析时,浑浊介质组分含量的检测精度难以提高。已有研究表明:采集浑浊楔形样品的高光谱图像,能够比传统平板样品的高光谱图像获得更多维度的信息,但高光谱图像中与待测组分含量相关的有效信息的提取方法还有待进一步研究,以提高浑浊介质的检测精度。本研究的主要内容包括以下三个方面:(1)为研究光在楔形样品中的传播规律,建立了光子在浑浊楔形样品中的传播模型。研究以传统平板的蒙特卡罗模拟模型为基础,修改边界条件,建立了光子在楔形样品中传输的蒙特卡罗模拟模型,研究了楔形模型的性质。针对楔形模型仿真计算时间过长的问题,研究对模型做了优化。优化后模型的仿真效率提升了近30倍。(2)为分析样品光学参数对楔形样品透射面光强分布的影响规律,本研究从楔形样品透射面光强分布图中提取与待测组分含量相关的特征信息。利用控制变量法修改光学参数,获得不同光学参数下楔形样品透射面的光强分布。提取光强分布图中与待测组分含量相关的信息,研究特征信息随光学参数的变化规律,并提出了两种面向楔形样品的高光谱图像分析方法:多维特征参量方法和多维径向距离方法。(3)为验证多维特征参量方法和多维径向距离方法在提高浑浊介质检测精度方面的有效性,研究搭建了基于楔形样品的高光谱图像采集系统。以Intralipid和India Ink配置混合仿体作为待测浑浊介质,分别利用多维特征参量方法和多维径向距离方法两种方法进行建模分析,验证了这两种方法在提高浑浊介质检测精度方面的有效性。研究结果表明,本研究提出的多维特征参量和多维径向距离这两种方法,能够提取出高光谱图像中与待测组分含量高度相关的信息进行建模分析,从而有效的提高浑浊介质的检测精度。本研究为利用近红外光谱法检测浑浊介质提供了高效、无创的化学成分分析方法,对浑浊介质的定量成分分析研究具有一定的指导意义。
何进[4](2020)在《轻元素EDXRF分析的探测装置的设计》文中研究表明轻元素(本文特指原子序数在11~17之间的元素)的XRF分析,对许多生产流程的控制具有重要的指导作用。但是,由于轻元素特征X射线能量低、激发效率低的特点。目前EDXRF谱仪对于轻元素的激发-探测效果并不理想,在实际应用中受到很大的限制。本文以轻元素EDXRF分析的前端探测装置设计及优化为研究内容,对探测装置中最优几何结构、布局以及X射线管工作最佳条件进行了理论研究与实验分析,以改进EDXRF方法分析轻元素的效果。论文的主要研究成果如下:(1)结合轻元素产生特征X射线的特点,对探测装置中所用到的激发源、探测器、二次转换靶以及真空环境进行选型。根据选定型号设备的几何安装尺寸,设计安装连接的机械零件,并搭建了实验探测装置。(2)运用MCNP5模拟对比了轻元素在两种测量环境——真空环境与氦气环境下的激发探测效果,分析了“源-样-探”、“源-靶-样-探”最佳角度以及分析轻元素时最适宜的X射线管的管压。结果表明:分析轻元素在真空环境中比在氦气环境中测量效果更好;分析轻元素时,在“源-样-探”模型中“源-靶”之间的最佳角度为70°,“样-探”之间的最佳角度为80°;在“源-靶-样-探”模型中“源-靶”之间的最佳角度为65°,“靶-样”之间的最佳角度为70°,“样-探”之间的最佳角度为60°;X射线管的最佳工作电压为10k V。(3)研究了X射线管出射射线的角度与光强分布规律并进行实验分析。实验结果表明:X射线管出射射线的角度16.8°,光强呈均匀分布。(4)在MC模拟结果的指导下,对探测装置几何布置的角度、距离展开了实验研究,实验结果与理论分析吻合。同时对测量轻元素时所用的最佳管压、管流参数进行了实验,发现管压为(9~10)k V、管流为(1.5~2.5)μA,分析轻元素含量较高样品,所得轻元素特征峰峰背比最优。(5)测量分析了二次转换靶的仪器谱,发现经过转换靶的仪器谱较为干净,背景散射明显减少。使用设计的两种探测装置,测量并对比了几种典型样品的仪器谱,发现二次转换靶激发方式激发轻元素效果比直接激发方式好。并使用所设计的探测装置,对煤样中的S、“GSS”物质中的Al、Si以及地质样品中的Na、Mg进行了测量分析,实验结果表明采用二次转换靶分析样品,与推荐值更吻合。
田瀚[5](2020)在《基于近红外光谱法分析人体血液成分的技术研究》文中研究指明血液的组成成分以及状态的改变是人体生理状态的重要指征,对人体各种疾病的诊断具有重要的指导意义。光谱检测分析技术具有方便快速、无损以及检测精度高等优势,在血液的无损检测方面都有着很好的应用前景。但是血液本身的性质给光谱法分析带来诸多不便,如光谱重叠严重、低信噪比等现象,针对近红外光谱法的缺陷和诸多不稳定因素,文章在近红外光谱法血液成分分析进行了光谱建模、样本选择划分、数据处理和检测预测模型构建等方面开展研究工作。主要研究工作内容如下:(1)对近红外光谱法血红蛋白浓度定量检测的可行性进行了深入研究。采用近红外透射光谱对全血的血红蛋白浓度进行分析预测,建立的校正模型对血红蛋白浓度预测达到了很好的效果。进一步提出了波长优选方法,伙伴波长选择(PWM)方法仅采用少数波长建立模型,可以在仅用少量波长的情况下达到甚至略超全谱模型的预测效果,提高了近红外光谱检测的效率。(2)针对光谱模型精度的求根溯源,对校正集样本选择方法SPXY方法进行了改进,对光谱数据之间的距离和被测组分浓度之间的距离进行权重分配论证,提出了WSPXY方法。通过实验比较了WSPXY法与其他校正集选择方法在建模预测血红蛋白浓度中的表现,证明了使用WSPXY方法后,相对RS、YRbased、KS和SPXY样本选择方法,选取的样本建立的模型可以取得更好的预测效果,使近红外光检测血红蛋白浓度模型的精度得到进一步提升。(3)在近红外光谱法血红蛋白浓度分析检测研究的基础上,进一步实验证明了预测集的样本数与校正集样本数的比值W对建模的影响,在校正集中划分样本的时候,预测集样本数至少要大于校正集样本数的2/5,才能保证建立的预测模型结果稳定可靠,得到了W=2/5这个样本划分的黄金比例。(4)在光谱建模的方法上,深入研究了使用线性和非线性不同方法建立模型时血液成分检测结果的差异。通过对PCA+MLR、PLSR、BP-ANN不同方法建模的预测效果对比,分析了不同方法之间的不足与互补。特别在使用WSPXY方法选择校正集样本后,再采用PCA+MLR、PLSR、BP-ANN方法建模,模型的预测的结果要更加准确,模型的预测质量也得到进一步提升。得到了WSPXY法和BP-ANN法相结合的近红外光谱检测的最佳预测模型。(5)结合波长优优选、WSPXY法以及BP-ANN法的检测方法和理论,通过大量的光谱实验,进一步研究了可见和近红外光谱法无损检测血袋游离血红蛋白浓度的可行性,结果表明近红外波段(900-1700 nm)对血浆游离血红蛋白浓度的预测较好,但是对全血的游离血红蛋白浓度的预测效果有待提高。同时采用“M+N”理论研究了全血中的红细胞计数和血红蛋白浓度对血袋无损游离血红蛋白浓度检测的影响,对光谱法血液成分分析进行精度溯源,建立噪声及血液中非目标成分与被测成分测量精度之间的联系,结果证明了全血中的红细胞计数和血红蛋白浓度对游离血红蛋白浓度的预测有一定的促进作用,加快了血液近红外光谱分析技术成果应用的进程。本文的研究综合光谱学、智能控制与计算机科学等多门学科,研究成果可以有效提高近红外光谱法对血液成分的检测分析能力,有利于光谱法血液成分分析在临床上应用,具有重要的理论和应用价值。该论文有图49幅,表17个,参考文献158篇。
朱龙图[6](2020)在《基于人工嗅觉技术的土壤有机质含量测定方法研究》文中提出土壤有机质是土壤的重要组成部分,是土壤肥力和养分的重要指标,更是精准农业需获取的重要信息。土壤有机质不仅能为作物生长提供必要的营养元素,而且能改善土壤的物理结构性状。土壤有机质含量的下降意味着土壤质量变差。因此,测量土壤有机质含量、掌握其动态变化对改善土壤结构和指导农业生产具有重要意义。传统的土壤有机质检测方法多为化学测量,存在操作复杂、耗时长、成本高和破坏性大的缺点。光谱分析法因具有快速、无损、准确的特点,在土壤特性研究方面备受关注。然而土壤有机质的光谱分析易受土壤粒度、氧化铁等因素影响,并且高分辨率的光谱检测仪价格昂贵。准确、快速、经济测量土壤有机质含量已然成为了当前的研究焦点之一。为了解决上述问题,本文将人工嗅觉技术应用于土壤有机质含量检测,采集土壤挥发性有机化合物响应信息,探讨可行的技术方法,以实现土壤有机质的准确、快速、经济测量。论文主要研究工作如下:(1)土壤有机质人工嗅觉检测装置设计依据仿生嗅觉机理,设计了土壤有机人工嗅觉检测装置。采用10个对挥发性有机气体敏感的MOS气体传感器组建了检测阵列,设计了人工嗅觉信号处理电路,并采用Labview开发了上位机检测软件,实现了串口通信、嗅觉数据的实时采集、显示与存储等功能。经氨气、甲烷和氯乙烯三种标准气体的两种不同高/低浓度测试实验,结果表明:装置具有良好的响应性能,对不同种类及浓度的气体具有不同的响应结果,满足模式识别基本检测要求。对比分析了空气和氦气的洗气效果,结果表明:装置对空气响应达到稳态的时间为7.3秒,对氦气响应达到稳态的时间为4.8秒,氦气洗气效果优于空气。(2)土壤典型嗅觉响应曲线分析研究基于人工嗅觉装置对土壤气体进行检测,获取了典型的土壤嗅觉响应曲线。结果表明:土壤嗅觉响应曲线总体上呈现出先快速增长后缓慢增长的趋势;受不同温度控制的传感器对土壤气体的响应情况不同,达到稳态的时间也不同,但达到稳态所需时间普遍过长,部分传感器的响应甚至超过85分钟都未能到达稳态。为了提高检测效率、缩短检测时间,本文将土壤气体样品的人工嗅觉采样时间设定为5分钟。采用人工嗅觉装置对土壤有机质含量分别为高、中、低的三个具有典型代表土壤气体样品进行实验测量,结果表明:人工嗅觉装置对土壤气体具有良好的响应特性,5分钟内的嗅觉响应数据可以实现不同土壤气体样品的差异性检测。(3)土壤嗅觉特征空间构建及优化方法研究分析了包括均值滤波、中值滤波、巴特沃兹低通滤波和Savitzky-Golay卷积滤波4种不同滤波方法对嗅觉响应曲线的平滑效果,得出中值滤波法效果最佳。提取滤波后响应曲线上的最大值(Vmax)、平均微分系数(MDCV)、响应面积值(RAV)和中位时间瞬态值(Vt)作为特征参数构建了初始土壤嗅觉特征空间(PSOFS)。通过对比蒙特卡罗交叉验证法(MCCV)、留一交叉验证法(LOOCV)、K均值留一交叉验证法(K-means LOOCV)和马氏距离法四种方法对PSOFS中的异常样本识别效果,得出MCCV方法效果最佳;通过对比主成分分析法(PCA)和基于遗传算法优化BP神经网络方法(GA-BP)在PSOFS中的应用效果,得出GA-BP方法具有更好的嗅觉特征维数优选效果。经MCCV和GA-BP处理后,PSOSF被优化成新的土壤嗅觉特征空间(NSOFS)。NSOFS的可视化分析结果表明:所有传感器的嗅觉响应对建模均有贡献的,不存在冗余。(4)基于土壤嗅觉特征空间的模式识别算法研究对比评估了BP神经网络(BPNN)、支持向量机回归(SVR)和偏最小二乘法回归(PLSR)三种模式识别算法在PSOFS上的预测性能。结果表明土壤嗅觉特征空间与土壤有机质含量之间存在一定的相关性。基于NSOFS构建BPNN、SVR和PLSR模型,结果表明:所建模型预测性能均优于PSOFS所建模型的预测性能,并且PLSR模型可以实现基本的定量分析,其预测性能指标R2V、RMSEV和RPDV分别为0.86、2.87和2.60。与ATR光谱检测对比结果表明:基于人工嗅觉检测所建的BPNN、SVR和PLSR三种模型的预测性能普遍低于中红外ART光谱检测所对应的预测模型,均未能达到精确定量分析的目标。(6)土壤有机质人工嗅觉检测方法的优化研究对比分析了等温度间隔与等电压间隔的温度调制方式对建模预测结果的影响,得出等电压间隔调制方式优于等温度间隔调制方式;提出了一种基于多个数据研究区的建模预测性能遍历对比方法,确定了最佳采样测量时间为160秒;提出了SVM-GMDH和PLSR-BPNN两种不同的组合预测模型,其结果表明SVM-GMDH的预测效果并不理想,而PLSR-BPNN模型具有比单一模型BPNN、SVR和PLSR更高的预测性能,可作为土壤有机人工嗅觉测量的优选估测模型。本文研究的土壤有机质人工嗅觉检测方法虽然在检测精度上不如ATR光谱检测法高,但却可以实现精确的定量分析,可为土壤有机质的快速、经济、无损检测提供一种参考方法。
敖海麒[7](2020)在《轻元素XRF分析仪激发探测装置的优化研究》文中研究指明能量色散X射线荧光分析(EDXRF)方法以具有操作简便、分析速度快及分析范围广等特点,受到了现代化工业生产的青睐。但是轻元素特征X射线能量低,能量在0.052ke V~0.4012ke V之间,受基体影响严重,特征谱线能量接近且不易识别,因此很大程度限制了EDXRF分析技术在轻元素分析领域的应用。通过研究轻元素荧光分析探测装置的工作原理,得到激发源和装置的几何布置会直接影响轻元素的探测效率。因此本文利用蒙特卡罗方法,以MCNP5软件建立X射线管与探测装置模型,对X射线管内部参数和轻元素分析装置几何参数进行模拟。论文取得的主要研究内容和成果如下:(1)通过结构分析,确定了靶类型、靶厚度、Be窗厚度及管电压对结果的影响,得到了最适宜作轻元素荧光分析探测装置的X射线管参数:阳极靶材为Ag且厚度为3μm,Be厚度为150μm,最佳激发电压为10k V;(2)以传统“管-样-探”模型为基础,确定了最佳几何参数:X射线管发射窗平面的中心线与样品平面夹角为70°,探测器的探测窗平面中心线与样品平面夹角为80°,此时的Al Kα特征峰峰背比值最大,且为4.27。同时模拟了不同内部环境对探测计数的影响,得到真空中的Al Kα峰背比值为氦气中Al Kα峰背比值的2.05倍,建议轻元素荧光分析探测装置的内部应做抽真空处理;(3)以偏振三维二次光路布置设计反射型二次靶模型,确定了其最优化参数为:反射型二次靶材选用Ag,X射线管发射窗的中心线与反射型二次靶夹角为65°,反射型二次靶平面与样品平面中心线夹角为50°,样品平面与探测器的探测窗中心线夹角60°,此时Al Kα峰背比值最大,且为8;(4)设计建立透射型二次靶模型,确定其最优化参数为:激发源(透射二次靶平面)的中心线与样品平面夹角为60°,探测器探测窗平面的中心线与样品平面夹角为80°有最好的探测效果,此时Al Kα峰背比值最大,且为14.4。经过理论研究和蒙塔卡罗方法的大量模拟分析,结果显示透射型二次靶模型远远优于反射型二次靶模型,反射二次靶模型也次于“管-样-探”模型,因此透射型二次靶模型更适宜作为轻元素荧光分析仪的装置。
徐巍[8](2020)在《连续热镀锌生产线带钢锌层重量测量模型与控制方法研究》文中研究表明热镀锌产品具有良好的机械加工性能和很强的耐腐蚀性能,在机械工业、钢结构建筑、汽车制造、家电制造、通讯及电力等诸多领域具有广泛地应用。随着汽车行业对热镀锌板需求量日渐增大,对钢板质量的要求也不断提高。锌层的厚度与均匀性是镀锌钢板和钢带的重要质量标准,也在一定程度上影响着生产成本。在连续热镀锌生产线中,气刀和锌层测厚仪是控制锌层重量的核心设备,两者通过控制算法形成闭环。本文便围绕锌层测量模型、气刀控制影响因素、控制算法三方面对锌层重量控制展开系统研究。目前各大钢厂热镀锌线均安装了国外公司生产的锌层测量系统,但国内连续热镀锌行业却对锌层重量测量方法的理论研究不足。针对这一问题,本文提出一种基于Monte Carlo N-Particle Transport Code(MCNP)的锌层测量模型仿真研究方法。介绍了如何利用MCNP计算、分析试样上均匀分布的锌层重量。在XRF测量原理分析与实际生产设备调研的基础上,构建了基于材料核素和质量分数的物理模型。比较了不同入射能量单色光子、探测距离和入射光斑尺寸下,X射线荧光光谱和锌荧光探测效率的变化。结果表明:入射光子能量与目标元素的特征X射线能量差值越小,所产生荧光强度越大;探测器窗面积越大,采集荧光强度越大,并当探测器距离在20~40mm时荧光强度达到最大;同时,本文构建的模型建立了锌Kα的荧光强度与锌层重量良好的线性关系,R2=0.9994,有效地模拟了基于X射线荧光的测量过程,提供了锌镀层测厚仪设计与仿真的新方法。在吹气法热镀锌中,影响锌层重量的因素有多种,其中与气刀相关的各工艺参数影响较大。针对锌层重量控制过程中存在非线性和多变量的对象特性,提出一种基于正交试验设计、数值模拟及响应面法的锌层重量控制影响因素模拟与优化分析新方法。采用试验设计和现场数据采集方法获取实验样本数据,运用极差分析得到各单因素对响应指标的主次顺序,推导出线性回归公式,并采用含交互作用列的正交试验对模型进行优化,以修正实验结果。结果表明:拟合得到的二次回归方程模型的决定系数为R2(28)0.9976,P<0.0001。根据实验结果得出影响锌层重量变化的主次因素关系顺序是:吹气压力、带钢速度、吹气压力与带钢速度的交互作用、喷嘴距离、喷嘴缝隙、吹气压力与喷嘴距离的交互作用。结果揭示了因素交叉项对锌层重量的重要影响,在此基础之上确定了在生产效率最大化和生产能耗最小化两种模式下锌层重量的控制方法。为进一步解决连续热镀锌锌层重量控制过程中的连续性、实时性、时变性与滞后性等复杂问题,提出一种基于改进的动态模糊神经网络的在线锌层重量预测新方法。介绍了动态模糊神经网络的学习算法,改进了学习算法中施密特正交分解的前提条件,同时结合正交数组对输入空间的代表性,显着提高了动态模糊神经网络在处理高维小样本时的泛化能力。以热镀锌生产线的生产实际数据作为研究对象,分别使用径向基神经网络、BP神经网络、动态模糊神经网络对样本进行了训练和检验,验证了改进的动态模糊神经网络有效性。在改进的动态模糊神经网络基础上,利用合金化率校正了X射线荧光测量值,校正结果与重量法的最大偏差为1.73 g/m2,10组测试中有2组值能准确预测,10组预测的均方根误差为1.2737。针对不能自动获取进口设备测量数据的问题,开发了锌层测厚仪数据采集系统,实现了自动捕获所需相关数据,分析和运算后形成最终的检验报告,并自动上传至产销系统中。系统可靠性很高,可有效缓解离线检测工作压力、提高检验及时率。针对人工控制补偿依靠经验、没有理论依据的问题,在数据采集系统和以上研究基础之上,开发了控制优化支持系统,实现了控制参数的选择与预测。
宋杰[9](2020)在《基于脐橙位置状态分类识别的可溶性固形物在线检测研究》文中研究指明脐橙的产后分级处理是提高附加值的有效手段,利用现代检测技术对脐橙外观品质和内部品质进行无损检测可以实现分级销售,优质优价。国外发达国家已推出脐橙智能化分选装备,但由于价格昂贵,维护成本高,国内企业难以广泛应用。国内相关领域的研究起步较晚,特别是脐橙内部品质在线检测设备的智能化和自动化技术水平还不成熟。可溶性固形物含量是影响脐橙口感的重要因素,也是脐橙内部品质检测和评价的重要指标。国内外学者对脐橙可溶性固形物的在线检测进行了相关研究,但普遍是通过获取脐橙赤道部位的光谱建模或获取脐橙多个位置状态的平均光谱建模,并采用相同方式获取光谱对可溶性固形物进行在线检测。然而在工业自动化检测应用中,脐橙通过自动上果装置进入检测线,其位置状态是随机的。对于形状为类球形的脐橙,很难获取到每个脐橙赤道部位的光谱进行检测。此外,由于工业生产中检测脐橙的数量很大,脐橙均是以很快的速度通过检测线,不能重复获取脐橙多个位置状态的平均光谱进行检测。因此,现有的光谱模型在脐橙在线随机位置状态的可溶性固形物的快速检测应用中还存在一定的局限性。为了探索适应脐橙在线随机位置状态的可溶性固形物的在线检测方法。本文以重庆奉节卡拉卡拉脐橙为研究对象,应用计算机图像识别技术、可见-近红外光谱技术,综合运用图像处理、光谱分析、化学计量学、系统控制等学科知识开展了脐橙可溶性固形物在线检测研究。主要研究工作如下:(1)搭建了漫反射和漫透射光谱测量系统,在静态条件下对脐橙可溶性固形物的检测进行了对比研究。获取了脐橙三个代表性部位(赤道部位、果脐部位、果蒂部位)的漫反射光谱和漫透射光谱,分别采用4种光谱预处理方法(包括多元散射校正、标准正态变量变换、一阶导数结合Savitzky-Golay平滑、二阶导数结合Savitzky-Golay平滑)和7种特征波长挑选方法(包括连续投影算法、竞争性自适应重加权采样算法、蒙特卡罗-无信息变量消除法、后向区间偏最小二乘法、竞争性自适应重加权采样算法结合连续投影算法、蒙特卡罗-无信息变量消除法结合连续投影算法、后向区间偏最小二乘法结合连续投影算法)进行分析,建立了可溶性固形物的光谱检测模型。对测量方法和光谱检测模型进行了分析和讨论。结果表明,光谱获取的位置对脐橙可溶性固形物的检测影响较大。采用漫反射测量时,从果蒂部位获取的漫反射光谱无法使用。采用漫透射测量时,从果蒂部位获取的漫透射光谱信噪比较低,建模准确性较差,模型的RMSEP为0.824 Brix。此外,基于脐橙赤道部位获取光谱建模对可溶性固形物进行检测最优,其中基于脐橙赤道部位获取漫透射光谱建模能够获得较高的检测精度,模型的RMSEP为0.398Brix。(2)设计了脐橙图像及光谱在线自动采集系统,包含样品输送系统、图像采集系统、光谱采集系统和控制系统等。利用脐橙样品对设计的系统进行了测试,结果表明设计的脐橙图像及光谱在线采集系统在设定的样品传送速度下能够采集到较清晰的脐橙图像和较稳定的漫透射光谱信号,满足脐橙在线检测研究的基本要求。(3)研究了脐橙在线位置状态的识别方法。在线采集了594个脐橙样品随机位置状态的俯视图像。提出利用空间45°纬线投影分割脐橙俯视图像检视区域,并结合果蒂和果脐进行目标识别的脐橙在线位置状态分类方法。分别采用Histograms of Oriented Gradients方法和Scale Invariant Feature Transform方法提取了脐橙图像检视区域的特征,建立了支持向量机模式识别模型,比较了线性核函数、多项式核函数、Radial Basis Function核函数和Sigmoid核函数建模的效果。结果表明,基于Scale Invariant Feature Transform方法提取检视区域特征并采用Radial Basis Function核函数建立支持向量机识别模型最优,训练集识别准确率为98.3%,验证集识别准确率为94.8%,验证了脐橙在线位置状态分类和识别方法的正确性。(4)比较研究了检测脐橙在线随机位置状态可溶性固形物的光谱模型。在线采集了194个脐橙样品16个特定位置状态共计3104条漫透射光谱以及85个脐橙样品3次随机位置状态的漫透射光谱。基于现有普遍采用的脐橙可溶性固形物在线检测建模方法,分别建立了基于脐橙赤道部位平均漫透射光谱的可溶性固形物在线检测模型和基于脐橙16个位置状态平均漫透射光谱的可溶性固形物在线检测模型。利用上述两个模型对处于在线随机位置状态的脐橙样品进行3次检测,结果表明两个模型受脐橙在线位置状态的影响较大,检测的准确性较差。其中基于脐橙赤道部位平均漫透射光谱的可溶性固形物在线检测模型的3次检测误差最大值为0.848 Brix,最小值为0.732 Brix,平均误差为0.788 Brix。基于脐橙16个位置状态的平均漫透射光谱的可溶性固形物在线检测模型的3次检测误差最大值为1.081 Brix,最小值为0.923 Brix,平均误差为1.01 Brix。(5)为了提高脐橙在线位置状态随机变化时检测可溶性固形物的准确性,提出采用模式识别技术判别脐橙在线位置状态,并结合相应位置状态的光谱检测模型对脐橙可溶性固形物进行在线检测的方法。基于计算机(MacBook Pro,Dual Intel Core i7 CPU,16GB RAM)、MacOS操作系统和Qt框架,使用Python语言开发了脐橙可溶性固形物在线检测软件系统,结合设计的脐橙图像及光谱在线采集系统,实现了脐橙处于在线随机位置状态的可溶性固形物检测。利用脐橙样品进行随机位置状态在线检测试验,3次测量误差最大值为0.690 Brix,最小值为0.672 Brix,平均误差为0.680 Brix。试验研究表明,采用模式识别技术判别脐橙在线位置状态,并结合相应位置状态的光谱检测模型对脐橙可溶性固形物进行在线检测,能够克服单一的光谱检测模型不能适应脐橙在线位置状态随机变化引起的光谱变动,导致准确性较差的缺点,有效提高脐橙可溶性固形物在线检测的准确性。该研究对于提高类球形水果处于在线随机位置状态时可溶性固形物的检测精度具有参考价值。
秦雅玲[10](2020)在《基于数字图像的丁达尔现象与胶体溶液浓度检测方法研究》文中指出溶液浓度变化的测量是环境污染领域十分关注的研究课题。尽管现有的浓度检测技术及相应的检测设备很多,但主要用于实验室且设备体积大,而水样测定地域范围广,采集现场分布离散,受使用条件和电能消耗等的限制难以携带到野外使用。本文课题的来源项目中,涉及一些性质不稳定的溶液,无法带回实验室进行测量,因此需要研究一种浓度检测方法使其能对样本浓度实时检测。本文主要针对溶质是胶体的溶液进行研究,基于胶体溶液的光学特性将图像处理技术应用于胶体溶液浓度的测量。胶体溶液具有丁达尔现象,丁达尔光强满足瑞利散射定律,在入射光一定的条件下丁达尔光强随光径距离的增加会产生衰减。光在均匀、非散射溶液中的衰减满足朗伯比尔定律,由于胶体溶液颗粒的大小的特殊性,在胶体溶液既有光的散射又有光的吸收。根据线性叠加原则,胶体溶液中光的衰减是散射和吸收之和,利用胶体溶液的光学性质,本文研究了丁达尔光在胶体溶液中的传输模型ITtyn=I0e-(μa+μa)L,通过Monte Carlo方法模拟光子在胶体溶液中的传输过程验证了该模型的正确性。本文完成了图像采集装置的设置与制作,将7个已知的不同浓度的标准样和一个待测试样装入玻璃试管并放入旋转圆盘中,使用恒功率控制的红色激光光源照射旋转到拍摄工位的试样,用PTC08B图像传感器在与光源垂直方向上采集光径图像。根据实验对环境的要求完成相应的遮光模块设计和光源的选择。通过拍摄大量不同浓度胶体溶液试样的数字图像分别建立了丁达尔光强与浓度的数学模型:ITyn=a×c+β以及光衰减系数与浓度的数学模型c=a×μb,针对实验中存在的误差问题,实际测量时,利用七个标准试样对模型系数进行校准,并用所建立的模型测量验证。最后,通过胶体溶液浓度测量实验来验证计算模型的可行性及准确性。选择实验室配置的氢氧化铁胶体溶液,对多组不同浓度的胶体溶液进行测量,利用最小二乘法对数据进行回归分析,建立由光路图像数据得到的丁达尔强度、光衰减系数与浓度的数学模型。另外配置几组溶液进行实验,实验结果表明,所建立的胶体溶液浓度测量模型测量待测样(4.120×10-5~2.230×10-2g/ml)的误差能够稳定在预期范围内。
二、蒙特卡罗方法在X荧光无损分析中的应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、蒙特卡罗方法在X荧光无损分析中的应用(论文提纲范文)
(1)低原子序数元素EDXRF重峰分解方法及解析系统设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 小波变换应用发展 |
1.2.2 X荧光发展现状 |
1.3 研究内容与章节安排 |
1.3.1 论文主要研究内容 |
1.3.2 论文章节安排 |
1.4 课题来源 |
2 能量色散X荧光光谱及MCNP相关理论 |
2.1 X荧光探测器基本原理 |
2.1.1 特征X射线产生机制 |
2.1.2 能量色散X射线荧光仪器工作原理 |
2.2 能量色散X荧光光谱的定量与定性分析 |
2.2.1 定性分析 |
2.2.2 定量分析 |
2.3 蒙特卡罗原理 |
2.3.1 蒙特卡罗方法 |
2.3.2 蒙特卡罗方法解题步骤及其特点 |
2.3.3 蒙特卡罗模拟粒子运输 |
3 能量色散X荧光光谱重叠峰分解 |
3.1 小波变换 |
3.1.1 短时傅里叶变换 |
3.1.2 小波变换 |
3.1.3 快速小波变换 |
3.2 重叠峰谱峰的数学模型构建 |
3.3 小波变换与导数处理重叠峰 |
3.3.1 导数与样条小波法 |
3.4 仿真实验与实测数据分析 |
3.4.1 仿真实验分析 |
3.4.2 实测数据分析 |
3.5 本章小结 |
4 MCNP模拟能量色散X荧光光谱的重叠峰分解 |
4.1 几种探测器的选择 |
4.2 SI-PIN探测器的MCNP设计与结果 |
4.2.1 SI-PIN探测器的MCNP模型 |
4.3 样条小波变换与导数处理MCNP模拟数据 |
4.3.1 高斯展宽 |
4.3.2 分解MCNP模拟数据能量色散X荧光重叠峰 |
4.4 本章小结 |
5 能量色散X荧光MATLAB GUI设计 |
5.1 MATLAB的 GUI介绍 |
5.2 能量色散X射线数据处理人机交互设计 |
5.2.1 谱线去噪功能 |
5.2.2 本底扣除功能 |
5.2.3 峰位识别功能 |
5.2.4 重叠峰分解功能 |
5.3 MCNP数据载入及人机交互系统实测 |
5.4 本章小结 |
6 总结与未来展望 |
6.1 总结 |
6.2 未来展望 |
致谢 |
攻读学位期间科研成果 |
参考文献 |
(2)基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 伽马源的产生方式 |
1.1.1 轫致辐射 |
1.1.2 俘获核反应 |
1.1.3 正电子飞行湮灭 |
1.1.4 激光康普顿散射 |
1.2 运行和在建的激光康普顿伽马源装置 |
1.2.1 美国的高强度伽马源(HIγS) |
1.2.2 日本的New SUBARU |
1.2.3 罗马尼亚的欧盟强激光基础设施-核物理部(ELI-NP) |
1.2.4 中国的上海激光电子伽马源(SLEGS) |
1.3 论文选题 |
1.3.1 研究背景 |
1.3.2 研究现状 |
1.3.3 研究意义 |
1.4 内容安排 |
第2章 光致蜕变反应率对光学势的敏感性研究 |
2.1 前言 |
2.2 光致蜕变反应的理论分析 |
2.2.1 反应机制及模型 |
2.2.2 光学模型势 |
2.3 光致蜕变反应截面及反应率 |
2.3.1 计算方法 |
2.3.2 计算结果 |
2.3.3 光致蜕变测量提议 |
2.4 基于ELI-NP伽马装置的光致蜕变反应模拟 |
2.4.1 物理建模 |
2.4.2 带电粒子能谱 |
2.4.3 光致蜕变反应产额 |
2.4.4 光致蜕变测量可行性分析 |
2.5 小结 |
第3章 产生激发态剩余核的光致蜕变反应研究 |
3.1 前言 |
3.2 (γ,p)_(L0i)和(γ, α)_(L0i)反应的理论分析 |
3.3 (γ,p)_(L0i)和(γ, α)_(L0i)反应的蒙卡模拟 |
3.3.1 带电粒子产额的探测阈值 |
3.3.2 各反应道的产额贡献率 |
3.3.3 出射带电粒子的能量 |
3.3.4 出射带电粒子能谱 |
3.3.5 俘获反应截面 |
3.4 小结 |
第4章 基于核共振荧光(NRF)的毒品无损检测 |
4.1 前言 |
4.2 NRF的理论分析与模型构建 |
4.2.1 NRF反应截面 |
4.2.2 出射光子角分布 |
4.2.3 NRF物理建模 |
4.3 结果 |
4.3.1 背散射检测的NRF产额 |
4.3.2 毒品的NRF特征信号 |
4.3.3 毒品的元素比分析 |
4.3.4 屏蔽状态下的毒品检测 |
4.3.5 元素比方法的系统误差 |
4.4 小结 |
第5章 基于透射NRF探测的特殊核材料成像 |
5.0 前言 |
5.1 物理模型构建 |
5.1.1 特殊核材料的NRF截面及角分布 |
5.1.2 散射NRF探测布局 |
5.1.3 透射NRF探测布局 |
5.2 结果 |
5.2.1 散射NRF信号 |
5.2.2 透射NRF信号 |
5.2.3 透射型断层成像算法 |
5.2.4 成像结果 |
5.3 讨论 |
5.3.1 漏检率与探测时间 |
5.3.2 角分布 |
5.4 小结 |
第6章 基于散射NRF探测的特殊核材料断层成像 |
6.1 前言 |
6.2 物理建模 |
6.2.1 探测布局 |
6.2.2 参数设置 |
6.3 结果 |
6.3.1 散射NRF信号 |
6.3.2 成像算法 |
6.3.3 成像结果 |
6.4 小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
致谢 |
(3)面向楔形样品的高光谱图像分析方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外研究现状及发展动态 |
1.2.1 浑浊介质检测的研究现状 |
1.2.2 高光谱图像技术的研究现状 |
1.3 研究目的及内容 |
1.3.1 研究目的 |
1.3.2 研究结构与路线 |
1.3.3 研究内容 |
第二章 浑浊介质高光谱图像分析方法的理论基础 |
2.1 浑浊介质的光学特性 |
2.1.1 光与浑浊介质的相互作用形式 |
2.1.2 常见的浑浊介质的光学参数 |
2.2 光谱分析方法的理论基础 |
2.2.1 纯吸收条件下的高光谱分析 |
2.2.2 含散射条件下的光谱分析 |
2.2.3 浑浊介质中的光子传输方程 |
2.3 高光谱数据的化学计量学处理方法 |
2.3.1 校正模型的建立 |
2.3.2 偏最小二乘方法 |
2.3.3 校正模型的评价指标 |
2.4 蒙特卡罗(Monte Carlo)方法 |
2.4.1 蒙特卡罗原理 |
2.4.2 坐标系的选取 |
2.4.3 随机数的生成方法 |
第三章 基于蒙特卡罗的楔形样品光子传播模型研究 |
3.1 光子传播规律 |
3.1.1 光子包的发射 |
3.1.2 光子包的移动 |
3.1.3 光子与组织的相互作用 |
3.2 楔形仿真模型的建立 |
3.2.1 楔形仿真模型边界条件的判断方法研究 |
3.2.2 楔形仿真模型透射面光子的记录方法研究 |
3.3 楔形仿真模型性质研究 |
3.4 楔形模型的优化 |
3.5 小结 |
第四章 面向楔形浑浊样品的高光谱图像分析方法仿真研究 |
4.1 仿真参数设置 |
4.2 多维特征参量方法 |
4.3 多维径向距离方法 |
4.4 小结 |
第五章 面向楔形浑浊样品的高光谱图像分析方法实验研究 |
5.1 仿体的制备 |
5.2 基于楔形样品的高光谱图像采集系统 |
5.2.1 楔形样品皿的设计与实现 |
5.2.2 高光谱图像采集系统的搭建以及系统稳定性分析 |
5.3 基于多维特征参量方法的浑浊介质分析方法研究 |
5.3.1 基于MDCP方法的偏最小二乘分析模型 |
5.3.2 方法比较 |
5.4 基于多维径向距离方法的浑浊介质分析方法研究 |
5.4.1 基于MDRD方法的偏最小二乘分析模型 |
5.4.2 方法比较 |
5.5 小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
硕士期间发表论文和参加科研情况 |
附录 |
致谢 |
(4)轻元素EDXRF分析的探测装置的设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 EDXRF分析技术的发展 |
1.2.2 EDXRF探测装置的研究概况 |
1.2.4 轻元素EDXRF分析的研究概况 |
1.2.5 几种典型分析轻元素的EDXRF谱仪 |
1.2.6 EDXRF在轻元素上的应用进展 |
1.3 主要研究内容与技术路线 |
第2章 理论基础 |
2.1 轻元素EDXRF分析的基本原理 |
2.1.1 X射线与物质相互作用 |
2.1.2 EDXRF的定性分析 |
2.1.3 EDXRF的定量分析 |
2.2 EDXRF分析轻元素的难点 |
2.3 关键性技术的研究方案 |
2.4 EDXRF分析轻元素的关键性部件选择 |
2.4.1 激发源的选择 |
2.4.2 探测器的选择 |
2.4.3 高压电源的选定 |
2.4.4 低压电源的选定 |
2.4.5 真空环境的选用 |
第3章 轻元素EDXRF分析的探测装置研究 |
3.1 “源-样-探”几何结构的研究 |
3.1.1 “源-样-探”角度分析 |
3.1.2 “源-样-探”距离分析 |
3.2 X射线管的最佳工作条件分析 |
3.2.1 X射线管的原级谱线 |
3.2.2 管压管流的确定 |
3.3 转换靶装置的设计 |
3.3.1 二次转换靶靶材的选择 |
3.3.2 转换靶装置的几何布置 |
第4章 探测装置的MC模拟分析 |
4.1 蒙特卡罗的简介 |
4.2 蒙特卡罗模型的建立 |
4.3 仪器内部环境的模拟与分析 |
4.4 “管-样-探”几何角度模拟与分析 |
4.5 反射靶转换装置的几何角度模拟与分析 |
4.5.1 “源-靶”的角度模拟 |
4.5.2 “靶-样”的角度模拟 |
4.5.3 “样-探”的角度模拟 |
4.6 X射线管工作参数的模拟 |
第5章 探测装置的实验研究 |
5.1 实验装置的参数 |
5.2 低压电源稳定性测试 |
5.3 X射线管初级射线光强分布研究 |
5.4 X射线管初级射线出射角度分析 |
5.5 准直孔的设计 |
5.6 “源-靶-样-探”角度优化研究 |
5.7 “源-靶-样-探”距离优化研究 |
5.8 X射线管最佳工作参数分析 |
第6章 应用实验与结果讨论 |
6.1 质量评价的一般公式 |
6.1.1 准确度 |
6.1.2 精确度 |
6.1.3 检出限 |
6.2 激发效果对比 |
6.2.1 二次转换靶的仪器谱 |
6.2.2 典型样品的仪器谱对比 |
6.3 检出限的测定 |
6.4 应用效果 |
6.4.1 测定煤样中的S |
6.4.2 对“GSS”系列标准物质中Al、Si测定 |
6.4.3 对地质样品中Na、Mg测定 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)基于近红外光谱法分析人体血液成分的技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 血液成分检测的意义 |
1.2 血液成分检测方法 |
1.3 光谱法血液成分检测的研究现状 |
1.4 本文的研究目的与意义 |
1.5 论文的主要研究内容与结构 |
1.6 本章小结 |
2 光谱法血液成分检测的基础理论 |
2.1 光谱法物质成分检测的理论基础 |
2.2 化学计量学方法 |
2.3 “M+N”理论 |
2.4 本章小结 |
3 近红外光谱法血红蛋白浓度定量检测 |
3.1 光谱采集与数据处理 |
3.2 光谱预处理方法 |
3.3 PLSR建模分析 |
3.4 波长优选 |
3.5 本章小结 |
4 WSPXY校正集样本选择方法 |
4.1 引言 |
4.2 理论方法 |
4.3 WSPYX法实验论证 |
4.4 结果与讨论 |
4.5 本章小结 |
5 光谱法血液成分建模分析研究 |
5.1 预测集样本数与校正集样本数比值的影响 |
5.2 建模算法的影响 |
5.3 本章小结 |
6 无损游离血红蛋白检测的可行性研究 |
6.1 血液样品与实验装置 |
6.2 血浆实验 |
6.3 全血实验 |
6.4 “M+N”理论的应用 |
6.5 本章小结 |
7 结论 |
7.1 课题内容总结 |
7.2 本文的主要创新 |
7.3 课题展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(6)基于人工嗅觉技术的土壤有机质含量测定方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 土壤有机质概述 |
1.3 土壤有机质检测方法的研究现状 |
1.3.1 土壤有机质的检测方法 |
1.3.2 存在的问题分析 |
1.4 人工嗅觉系统及其关键技术 |
1.4.1 嗅觉介绍 |
1.4.2 人工嗅觉系统的概念 |
1.4.3 气体传感器阵列 |
1.4.4 信号预处理 |
1.4.5 模式识别算法 |
1.5 人工嗅觉系统的发展及其研究现状 |
1.6 主要研究内容与技术路线 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 研究方法与技术路线 |
1.7 本章小结 |
第2章 人工嗅觉装置设计及研究区域数据获取 |
2.1 人工嗅觉装置设计 |
2.1.1 装置总体结构及工作原理 |
2.1.2 气体传感器阵列及信号处理模块设计 |
2.1.3 反应气室制备 |
2.1.4 MSA阵列的温度调制方式 |
2.1.5 上位机监测软件设计 |
2.2 装置测量的影响因素分析 |
2.3 装置响应测试 |
2.4 土壤样品来源及处理 |
2.4.1 研究区域概述 |
2.4.2 样本采集与处理 |
2.5 土壤有机质人工嗅觉装置测量 |
2.5.1 土壤气体样本制备 |
2.5.2 测量方法及测量结果 |
2.6 土壤有机质化学测量分析 |
2.6.1 重铬酸钾容量法 |
2.6.2 土壤有机质传统方法测量结果 |
2.7 本章小结 |
第3章 信号预处理及模式识别算法研究 |
3.1 人工嗅觉数据滤波处理 |
3.1.1 均值滤波法 |
3.1.2 中值滤波 |
3.1.3 巴特沃兹数字滤波 |
3.1.4 Savitzky-Golay卷积滤波 |
3.2 特征提取方法 |
3.3 标准化方法 |
3.4 异常样本剔除方法研究 |
3.4.1 蒙特卡罗交叉验证法 |
3.4.2 留一交叉验证法 |
3.4.3 K均值改进留一交叉验证法 |
3.4.4 马氏距离法 |
3.5 特征优选方法研究 |
3.5.1 PCA特征优化 |
3.5.2 GA-BP特征优化 |
3.6 模式识别算法研究 |
3.6.1 BPNN模型 |
3.6.2 SVR模型 |
3.6.3 PLSR模型 |
3.6.4 标定集与验证集划分 |
3.6.5 模型评价指标 |
3.7 数据分析结果 |
3.7.1 数据滤波结果与分析 |
3.7.2 土壤嗅觉特征空间构建结果 |
3.7.3 标准化的土壤嗅觉特征空间 |
3.7.4 异常样本剔除结果 |
3.7.5 特征优选结果 |
3.7.6 优化后的土壤嗅觉特征空间 |
3.8 模型评估结果 |
3.8.1 初步建模结果 |
3.8.2 优化后特征空间建模结果 |
3.9 结果对比与分析 |
3.10 本章小结 |
第4章 人工嗅觉检测与中红外光谱检测对比 |
4.1 土壤有机质中红外衰减全反射光谱法测定 |
4.2 光谱图预处理 |
4.2.1 谱图转换 |
4.2.2 平滑处理 |
4.2.3 异常样本剔除 |
4.2.4 特征降维 |
4.3 光谱预测模型及评价方法 |
4.4 光谱数据分析结果 |
4.4.1 土壤的ATR光谱特征分析 |
4.4.2 特征提取及异常光谱样本剔除 |
4.4.3 建模结果及分析 |
4.5 对比分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 人工嗅觉检测方法优化改进研究 |
5.1 温度调制方式重构及其建模预测结果 |
5.2 嗅觉数据研究区域优选 |
5.3 组合模型评估研究 |
5.3.1 SVM-GMDH模型 |
5.3.2 PLSR-BPNN模型 |
5.4 优选数据区单一建模结果与分析 |
5.5 优选数据区组合建模结果与分析 |
5.5.1 SVM-GMDH建模结果与分析 |
5.5.2 PLSR-BPNN建模结果与分析 |
5.6 对比分析 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.1.1 主要研究结论 |
6.1.2 主要创新点 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
导师及作者简介 |
一、 导师简介 |
二、 作者简介 |
致谢 |
(7)轻元素XRF分析仪激发探测装置的优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 选题依据及研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 研究内容 |
本章小结 |
第2章 基本原理 |
2.1 轻元素荧光分析的基本原理 |
2.1.1 X射线与物质的相互作用 |
2.1.2 轻元素XRF分析的基本原理 |
2.1.3 XRF分析法与其它方法的比较 |
2.2 蒙特卡罗方法与在XRF分析中的应用 |
2.2.1 蒙特卡罗方法应用程序 |
2.2.2 蒙特卡罗模拟X荧光 |
本章小结 |
第3章 轻元素XRF分析仪的最佳探测条件研究 |
3.1 EDXRF分析装置的工作原理 |
3.1.1 EDXRF基本原理 |
3.1.2 EDXRF光谱仪的结构 |
3.1.3 检出限评价 |
3.2 X射线的基本参数与原级谱研究 |
3.3 初级滤光片的厚度选择 |
3.4 轻元素XRF分析仪结构研究 |
3.4.1 二次靶模型的几何布置 |
3.4.2 二次靶的选择 |
3.4.3 二次靶模型的角度分析 |
3.4.4 二次靶模型的距离分析 |
本章小结 |
第4章 轻元素分析装置的蒙特卡罗模拟 |
4.1 X射线管的模拟 |
4.1.1 阳极靶材与厚度模拟 |
4.1.2 Be窗厚度模拟 |
4.1.3 最佳激发电压的模拟 |
4.2 “源-样-探”模型的模拟 |
4.2.1 内部环境模拟 |
4.2.2 “源-样-探”角度模拟 |
4.3 二次靶材质模拟 |
4.3.1 反射型二次靶材质模拟 |
4.3.2 透射型二次靶材质模拟 |
4.4 二次靶模型的角度模拟 |
本章小结 |
第5章 模拟结果与分析 |
5.1 X射线管参数模拟结果与分析 |
5.1.1 阳极靶材与厚度模拟结果与分析 |
5.1.2 Be窗厚度模拟结果与分析 |
5.1.3 最佳激发电压的模拟结果与分析 |
5.2 “源-样-探”模型的模拟结果与分析 |
5.2.1 内部环境模拟结果与分析 |
5.2.2 “源-样-探”角度模拟结果与分析 |
5.3 二次靶材的模拟结果与分析 |
5.3.1 反射型二次靶材的模拟结果与分析 |
5.3.2 透射型二次靶材的模拟结果与分析 |
5.4 二次靶模型的角度模拟结果与分析 |
5.4.1 反射型二次靶模型的角度模拟结果与分析 |
5.4.2 透射型二次靶模型的角度模拟结果与分析 |
5.5 讨论 |
本章小结 |
结论 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间取得学术成果 |
(8)连续热镀锌生产线带钢锌层重量测量模型与控制方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 研究现状及存在的问题 |
1.2.1 锌层重量检测的研究现状 |
1.2.2 锌层重量影响因素分析的研究现状 |
1.2.3 锌层重量预测控制方法的研究现状 |
1.3 研究内容 |
第2章 基于蒙特卡罗方法的锌层测量模型研究 |
2.1 钢板镀锌层X射线荧光分析法 |
2.1.1 X射线荧光分析法基本原理 |
2.1.2 钢板镀锌层元素分析 |
2.2 锌层测量系统结构分析 |
2.2.1 不同锌层测量系统分析 |
2.2.2 锌层测量系统核心部件 |
2.3 基于蒙特卡罗方法的测厚仪建模 |
2.3.1 蒙特卡罗方法与MCNP程序 |
2.3.2 利用MCNP程序建模 |
2.3.3 MCNP模型验证 |
2.4 锌层测量模型的探测性能仿真分析 |
2.4.1 入射线光子能量对特征X射线激发效率的影响规律 |
2.4.2 不同探测距离的荧光强度变化规律 |
2.4.3 不同能量入射光的响应特性分析 |
2.4.4 仿真结果的进一步验证 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于正交试验设计的气刀控制参数分析与优化 |
3.1 锌层重量控制影响因素分析 |
3.2 锌层重量控制因素正交数组 |
3.2.1 正交试验设计 |
3.2.2 正交数组构建方法 |
3.2.3 构建锌层重量控制因素正交数组 |
3.3 锌层重量控制因素主次顺序 |
3.3.1 锌层重量控制因素极差分析 |
3.3.2 四种因素与锌层重量的拟合关系 |
3.4 因素交互作用对锌层重量的影响 |
3.4.1 含交互作用的正交试验设计 |
3.4.2 非线性最小二乘法拟合 |
3.4.3 含因素交互作用的正交数组 |
3.4.4 非线性拟合结果 |
3.5 模型修剪优化 |
3.6 控制方法分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 基于DFNN的连续热镀锌锌层重量预测 |
4.1 DFNN及学习算法 |
4.1.1 动态模糊神经网络 |
4.1.2 DFNN学习算法 |
4.1.3 DFNN算法改进 |
4.2 DFNN预测模型研究 |
4.2.1 锌层重量预测模型分析 |
4.2.2 性能评价标准 |
4.2.3 预测结果分析 |
4.3 利用合金化率校正XRF测量值 |
4.3.1 镀层合金化原理 |
4.3.2 合金化率对锌层重量测量的影响 |
4.3.3 基于DFNN的校正方法 |
4.4 本章小结 |
第5章 镀锌线带钢锌层数据采集与控制优化支持系统 |
5.1 测量数据分析 |
5.1.1 取值点的确定 |
5.1.2 数据取值计算 |
5.2 软件系统关键技术 |
5.2.1 网络侦听技术 |
5.2.2 报文解析结果 |
5.2.3 控制优化方法 |
5.3 软件构架 |
5.3.1 数据采集系统 |
5.3.2 控制优化支持系统 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 改进的DFNN程序 |
(9)基于脐橙位置状态分类识别的可溶性固形物在线检测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
缩写词简表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 柑橘可溶性固形物检测国内外研究现状 |
1.2.1 柑橘可溶性固形物静态无损检测 |
1.2.2 柑橘可溶性固形物在线无损检测 |
1.2.3 存在的问题 |
1.3 研究内容与技术路线 |
1.3.1 主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.4 本章小结 |
第2章 材料与方法 |
2.1 试验样品 |
2.2 试验仪器与设备 |
2.3 分析方法 |
2.3.1 光谱数据预处理方法 |
2.3.2 光谱特征信息提取方法 |
2.3.3 图像预处理方法 |
2.3.4 图像特征信息提取方法 |
2.3.5 建模方法与评价指标 |
2.4 本章小结 |
第3章 脐橙可溶性固形物的漫反射与漫透射静态检测研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于漫反射光谱的脐橙SSC建模及检测 |
3.2.1 漫反射光谱采集及样品理化参数测量 |
3.2.2 基于赤道部位漫反射光谱的SSC建模及检测 |
3.2.3 基于果脐部位漫反射光谱的SSC建模及检测 |
3.2.4 基于果蒂部位漫反射光谱的SSC建模及检测 |
3.2.5 基于脐橙平均漫反射光谱的SSC建模及检测 |
3.2.6 基于脐橙漫反射光谱的SSC检测模型比较 |
3.3 基于漫透射光谱的脐橙SSC建模及检测 |
3.3.1 漫透射光谱采集及样品理化参数测量 |
3.3.2 基于赤道部位漫透射光谱的SSC建模及检测 |
3.3.3 基于果脐部位漫透射光谱的SSC建模及检测 |
3.3.4 基于果蒂部位漫透射光谱的SSC建模及检测 |
3.3.5 基于平均漫透射光谱的SSC建模及检测 |
3.3.6 基于脐橙漫透射光谱的SSC检测模型比较 |
3.4 脐橙SSC的漫反射与漫透射光谱测量分析与讨论 |
3.5 本章小结 |
第4章 脐橙图像及光谱在线采集系统设计 |
4.1 引言 |
4.2 系统功能及整体结构 |
4.2.1 系统功能 |
4.2.2 整体结构 |
4.3 样品输送系统设计 |
4.4 图像采集系统设计 |
4.5 光谱采集系统设计 |
4.6 控制系统设计 |
4.6.1 控制器 |
4.6.2 传感器 |
4.6.3 控制原理及软硬件实现 |
4.7 系统测试 |
4.7.1 样品输送系统测试 |
4.7.2 图像采集系统测试 |
4.7.3 光谱采集系统测试 |
4.8 系统操作步骤 |
4.8.1 特定位置状态的数据采集 |
4.8.2 随机位置状态的数据采集 |
4.9 本章小结 |
第5章 脐橙在线位置状态模式识别研究 |
5.1 引言 |
5.2 脐橙在线位置状态分类方法 |
5.3 脐橙在线位置状态识别模型 |
5.3.1 图像预处理 |
5.3.2 图像特征提取 |
5.3.3 识别模型训练及验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于脐橙随机位置状态的可溶性固形物在线检测 |
6.1 引言 |
6.2 脐橙漫透射光谱在线采集 |
6.3 脐橙样品理化参数统计 |
6.4 基于脐橙赤道部位获取平均光谱建模的SSC在线检测方法 |
6.4.1 脐橙赤道部位获取光谱建模对赤道部位获取光谱的SSC检测 |
6.4.2 脐橙赤道部位获取光谱建模对随机位置状态获取光谱的SSC检测 |
6.5 基于脐橙多个位置状态获取平均光谱建模的SSC在线检测方法 |
6.5.1 脐橙多个位置状态获取平均光谱建模对相同方式获取光谱的SSC检测 |
6.5.2 脐橙多个位置状态获取平均光谱建模对随机位置状态获取光谱的SSC检测 |
6.6 脐橙在线位置状态自动识别结合相应位置状态光谱模型的SSC在线检测方法 |
6.6.1 模型的建立 |
6.6.2 模型的自动调用 |
6.7 脐橙SSC在线检测结果分析与讨论 |
6.8 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
在读期间发表论文、申请专利及参与课题情况 |
致谢 |
(10)基于数字图像的丁达尔现象与胶体溶液浓度检测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题来源 |
1.2 研究背景与意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国外溶液浓度检测研究现状 |
1.3.2 国内溶液浓度检测研究现状 |
1.3.3 数字图像处理技术在浓度测量中研究现状 |
1.4 主要研究内容 |
1.5 本论文的组织结构安排 |
第2章 基本原理及相关技术 |
2.1 溶液及胶体溶液 |
2.1.1 溶液浓度的概念 |
2.1.2 胶体溶液性质 |
2.2 浓度检测技术 |
2.2.1 化学滴定法 |
2.2.2 分光光度法 |
2.2.3 光电检测技术 |
2.2.4 超声波检测技术 |
2.2.5 荧光相关光谱法 |
2.3 图像处理技术在胶体溶液浓度测量中的优势 |
2.4 Tyndall现象 |
2.4.1 Tyndall现象与光的散射 |
2.4.2 瑞利(Rayleigh)公式 |
2.4.3 散射光强与入射光强度的关系 |
2.4.4 Tyndall光强度与传输距离、浓度的相关性 |
2.5 数字图像进行光学测量的基本原理 |
2.5.1 数字图像 |
2.5.2 数字图像传感器 |
2.5.3 数字图像与光学测量 |
2.6 数字图像处理技术 |
2.6.1 图像滤波方法 |
2.6.2 图像的几何操作 |
2.7 Monte Carlo方法 |
2.8 本章小结 |
第3章 图像的采集及处理 |
3.1 基本方法 |
3.1.1 基本测量方法 |
3.1.2 丁达尔光测量方法 |
3.1.3 光源控制电路设计 |
3.2 图像采集系统的搭建 |
3.2.1 图像采集系统框架 |
3.2.2 光源的选择 |
3.2.3 传感器选择 |
3.2.4 传感器的数据读取方法与时序 |
3.2.5 遮光模块 |
3.3 图像采集装置 |
3.4 图像采集与预处理 |
3.4.1 图像采集 |
3.4.2 图像预处理 |
3.5 本章小结 |
第4章 光在胶体溶液中传输衰减特性分析 |
4.1 光在胶体溶液中的传输 |
4.2 胶体溶液中光学传输衰减模型建立 |
4.2.1 胶体溶液的光吸收和散射 |
4.2.2 数据分析与模型建立 |
4.3 激光波长能量随丁达尔光通路距离的衰减模拟 |
4.3.1 蒙特卡罗模拟方介绍 |
4.3.2 Monte Carlo方法模拟光子在胶体溶液中的传输 |
4.3.3 模拟结果 |
4.4 考虑传输衰减后浓度对衰减系数的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 浓度与丁达尔光特性关系分析 |
5.1 算法仿真与模型建立 |
5.1.1 丁达尔光强与胶体溶液浓度 |
5.1.2 光衰减系数与胶体溶液浓度 |
5.2 实验与结果分析 |
5.2.1 氢氧化铁胶体溶液浓度测量 |
5.2.2 实验结果误差分析 |
5.3 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 工作总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
个人简历、申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
致谢 |
四、蒙特卡罗方法在X荧光无损分析中的应用(论文参考文献)
- [1]低原子序数元素EDXRF重峰分解方法及解析系统设计[D]. 吴廉晖. 东华理工大学, 2021
- [2]基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究[D]. 蓝浩洋. 南华大学, 2021(02)
- [3]面向楔形样品的高光谱图像分析方法研究[D]. 王岩. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]轻元素EDXRF分析的探测装置的设计[D]. 何进. 成都理工大学, 2020(04)
- [5]基于近红外光谱法分析人体血液成分的技术研究[D]. 田瀚. 中国矿业大学, 2020(01)
- [6]基于人工嗅觉技术的土壤有机质含量测定方法研究[D]. 朱龙图. 吉林大学, 2020(08)
- [7]轻元素XRF分析仪激发探测装置的优化研究[D]. 敖海麒. 成都理工大学, 2020(04)
- [8]连续热镀锌生产线带钢锌层重量测量模型与控制方法研究[D]. 徐巍. 武汉科技大学, 2020(01)
- [9]基于脐橙位置状态分类识别的可溶性固形物在线检测研究[D]. 宋杰. 西南大学, 2020
- [10]基于数字图像的丁达尔现象与胶体溶液浓度检测方法研究[D]. 秦雅玲. 桂林理工大学, 2020(01)