针式搜索在自催化反应解析中的应用

自催化反应一般比较复杂，其动力学模型往往未知。在其反应过程中获得的动力学一光谱数据矩阵可用迭代目标转换因子分析法(ITTFA)来解析。针式搜索被用来确定数据矩阵的化学秩及反应过程中所产生的中间体达到最大浓度的时间，并进一步构造ITTFA中的初始迭代矢量。应用此方法，一组含有两个中间体的自催化反应的模拟数据得到了成功的解析。硫酸介质中高锰酸钾氧化过氧化氢的反应属于自催化反应，在线测得的该反应的动力学-光谱数据用针式搜索-ITTFA方法进行了解析，确定反应过程中存在2个中间体，获得了反应体系中各组分的动力学谱。     

利用现代分析仪器结合化学计量学软件开设化学动力学实验

开设了“紫外光谱法在线测量连串反应动力学过程”的综合性实验。使用DAD紫外光谱仪在线测量邻苯二甲酸二乙酯在碱性条件下水解的连串反应,该反应体系中各组分的光谱重叠严重。利用化学计量学中的目标试验-数值遗传算法(TT—NGA)优化搜索动力学参数,采用Delphi7．0编写了处理实验数据的辅助教学软件TTNGA．exe,在Windows系统下该软件可方便使用。用该软件处理测得的动力学-光谱矩阵可以快速方便地获得各组分的纯光谱,动力学曲线和反应级数及速率常数。该实验的开设,培养了学生使用现代分析仪器并利用计算机技术和数学知识解决化学问题的能力,取得了良好的教学效果。     

利用主成份分析法确定平行反应的机理

对两个分支的平行反应,当两个分支的反应级数相同时两种产物的动力学谱线性相关;反之则与线性无关。基于这一原理,提出利用主成分分析法处理反应在线过程中测得的动力学-光谱二维数据矩阵,根据主成分数就能确定两分支的反应级数是否相同,并进一步推断反应机理是否相同。在此前提下,借助目标试验因子分析结合数值遗传算法可解析出动力学参数及有关组分的纯光谱。将上述方法应用于不同机理平行反应模拟数据的解析,获得的主成分数与已知反应机理相符,动力学参数和有关组分的纯光谱也与给定值吻合。     

多元曲线分辨结合在线红外光谱用于4-氨基-3,5二甲基吡唑的合成机理研究

应用红外光谱在线监测2,3,4-戊三酮-3-肟和水合肼合成4-氨基-3,5-二甲基吡唑的反应过程,采用多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)以及直观推导式演进特征投影法(HELP)等化学计量学方法对所获得的实时动力学红外光谱数据矩阵进行解析,获得了反应物、中间体及产物的浓度变化曲线和对应的红外光谱。并将两种方法的分析结果进行比较,得出可相互验证的一致结论,以此推出该反应的合理机理。结果表明实验所选的化学计量学方法结合在线红外可以快速、有效反映4-氨基-3,5-二甲基吡唑合成过程中各组分的浓度变化和红外光谱的变化,对其反应机理的研究具有重要的指导意义。     

Study on synthesizing mechanism of 4-amino-3,5-dimethyl pyrazole by using multivariate curve resolution combined with online infrared spectroscopy

应用红外光谱在线监测2,3,4-戊三酮-3-肟和水合肼合成4-氨基-3,5-二甲基吡唑的反应过程,采用多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)以及直观推导式演进特征投影法(HELP)等化学计量学方法对所获得的实时动力学红外光谱数据矩阵进行解析,获得了反应物、中间体及产物的浓度变化曲线和对应的红外光谱.并将两种方法的分析结果进行比较,得出可相互验证的一致结论,以此推出该反应的合理机理.结果表明实验所选的化学计量学方法结合在线红外可以快速、有效反映4-氨基-3,5-二甲基吡唑合成过程中各组分的浓度变化和红外光谱的变化,对其反应机理的研究具有重要的指导意义.     

适合近红外光谱数据特征的降维方法对比分析

因近红外光谱具有波长点多、谱带归属困难、光谱重叠严重及光谱分布结构未知等问题,在进行近红外光谱关键特征提取和数据特征空间映射时难以准确获知合适降维方法。为了解决该问题,本文对比分析了典型线性和非线性降维方法 ,并用烟叶近红外光谱数据从数据降维可视化和分类准确性识别率角度分别进行了实验验证。结果表明,线性降维算法,特别是PCA、LDA算法,比较适合应用于烟叶近红外光谱降维分析中,非线性降维算法因其泛化学习能力与推广能力差以及本征维数估计困难不适合应用于近红外光谱降维分析。     

基于波段分组的3D-SPIHT高光谱图像无损压缩算法

波段间隔为纳米级的高光谱图像具有很强的谱间相关性，但不同频谱波段图像之间的相关性不同，本文提出了一种基于波段分组的3D—SPIHT(set partitioning in hierarchical trees)高光谱图像无损压缩方法。对高光谱图像按照谱段类型进行分组，接着通过3维整型小波变换，对图像组去除空间相关性和光谱维相关性，最后以3D—SPIHT的空间方向树组织方式来进行编码，去除小波变换后子带间系数的冗余。实验结果表明，该方法能够有效地去除空间和谱间相关性，在算法复杂度和计算时间上较整体处理有一定优势，同时可获得较好的无损压缩结果。     

酸度分布-光谱法中波谱重叠程度与测定准确度的关系的研究

根据待测物随pH变化的分布分数曲线并结合其吸收光谱构成两维波谱数据矩阵，利用约束背景双线性分解法（CBBL）可从未知干扰背景的灰色体系中对其进行定量分析。通过模拟实验，对待测物各型体间的波谱重叠程度及待测物与干扰物的分布分数曲线之间的波谱重叠程度对测定准确度的影响进行了研究。确定了可对待测物准确地进行定量分析时分析体系中波谱间的波谱重叠程度值。对酪氨酸、色氨酸和苯丙氨酸三种氨基酸的混合样的测定结果验证了预报准确度与波谱重叠程度之间的依赖关系。     

一种基于压缩感知的二维几何信号压缩方法

本文给出的压缩方法属于谱压缩方法. 谱压缩方法是一种常用的二维轮廓线模型压缩方法. 文章从压缩感知的角度解释了谱压缩方法, 并提出了基于压缩感知的二维轮廓线模型压缩方法. 首先利用二维轮廓线模型 Laplace 算子的特征向量构造了一组基. 二维轮廓线模型的几何结构在这组基下可以被稀疏表达. 利用随机矩阵对二维轮廓线模型的几何结构抽样, 完成压缩. 恢复过程中, 通过最优化1-范数, 实现几何信号的恢复. 实验结果表明, 该方法压缩速度快, 比例高, 恢复效果好, 适合对大型数据以及远距离数据进行压缩.     

基于3D多尺度特征融合残差网络的高光谱图像分类

深度学习中用于训练的高光谱图像(HSI)数据十分有限,因此较深的网络不利于空谱特征的提取.为了缓解该问题,文中提出3D多尺度特征融合残差网络,利用深度学习和多尺度特征融合的方式对光谱-空间特征进行有序的学习.首先对3D-HSI数据进行自适应降维,将降维后的图像作为网络输入.然后,通过多尺度特征融合残差块依次提取光谱-空间特征,融合不同尺度的特征,通过特征共享增强信息流,获得更丰富的特征.最后以端到端的方式训练网络.在相关数据集上的测试表明,文中网络具有良好的分类性能.     

利用无背景傅里叶变换红外光谱进行废气检测

提出了采用无背景傅时叶变换红外（ＦＴＩＲ）光谱对多组分气体体系进行定理分析的方法,并用于燃烧废气的检测。得到待测样品吸收光谱的通常方法是,将样品的透射光和不含样品的背景光谱进行差碱计算。而本文提出的方法在缺少背景光谱的民政部下,采用样条插值值法通过数据计算的方法从样品透射光谱中得到吸收光谱,并提取池光谱的一量特征,然后通过神经网络技术得到了谱峰强度和气体浓度之间的非线性映射关系。能够在光谱中含有各     

Nanomanipulation of single influenza virus using dielectrophoretic concentration and optical tweezers for single virus infection to a specific cell on a microfluidic chip

A major problem when analyzing bionanoparticles such as influenza viruses (approximately 100 nm in size) is the low sample concentrations. We developed a method for manipulating a single virus that employs optical tweezers in conjunction with dielectrophoretic (DEP) concentration of viruses on a microfluidic chip. A polydimethylsiloxane microfluidic chip can be used to stably manipulate a virus. The chip has separate sample and analysis chambers to enable quantitative analysis of the virus functions before and after it has infected a target cell. The DEP force in the sample chamber concentrates the virus and prevents it from adhering to the glass substrate. The concentrated virus is transported to the sample selection section where it is trapped by optical tweezers. The trapped virus is transported to the analysis chamber and it is brought into contact with the target cell to infect it. This paper describes the DEP virus concentration for single virus infection of a specific cell. We concentrated the influenza virus using the DEP force, transported a single virus, and made it contact a specific H292 cell.     

基于复化梯形公式的GM(1,1) 模型背景值的优化

背景值是影响灰色理论建模精度的重要因素之一。根据灰色系统理论建模机理以及数据累加生成具有非齐次灰指数规律,构建动态序列模型;基于积分几何意义的视角,利用函数逼近的思想,结合复化梯形公式,提出一种新的GM(1,1)模型背景值优化方法。算例结果表明,利用优化的背景值计算公式所建立的GM(1,1)模型在预测精度上有显著的提高。     

耕地系统可持续发展的空间影响因子分析

可持续发展的理念已经被人们普遍接受,然而,从概念到操作、从理论到实践,并非一蹴而就。其中最关键的问题就是建立一个可操作、具有实用性的指标体系,从而使可持续发展的理论和模式能够具体应用于指导实际工作。探讨将遥感对地观测数据、GIS空间数据和常规统计数据相结合,构建可持续发展指标体系的基本思路及方法,提出采用基于耕地单元的区域统计和基于空间特征的聚类分析方法,并进一步分析了各种空间特征及空间结构对耕地系统可持续发展的影响,从而为建立可持续发展的定量综合分析模型提供了一个思路。     

Simulation and analysis of particle trajectory caused by the optical-induced dielectrophoresis force

Optical-induced dielectrophoresis (ODEP) is a novel technology used in the field of micro-/nanoparticles manipulation. The finite element method was applied for ODEP to research the particles motion in this paper. The potential distribution in the optoelectronic chip, which was induced by the incident light spot, was attained through electric current module in the COMSOL 4.3a. The particles motion was studied by coupling the module of electric current and particle tracing for fluid flow. Compared with molecular dynamics, the method proposed in the paper could effectively simplify the tedious programming. The polystyrene sphere (PS) particles with the radius of 2, 5, 10, and 15 μm were, respectively, used as the objects. The kinetic energy of the PS created by the dielectrophoresis (DEP) forces, the Stokes drag forces, the gravity forces, and the Brownian motion forces was calculated during the whole manipulation process. The simulation results indicated that with the decreasing in the particle size, the time on enrichment of the smaller PS would become longer. It was because that for the smaller PS, the effect of DEP forces would play less important role in the system. The conclusions in this paper could be used as a theoretical guidance in the further research.     

一种改进的舰船红外图像分割算法

图像分割在图像分析和识别中具有重要的意义,针对最大类间方差法—Otsu法在复杂背景或目标灰度与其周围背景灰度相差不大情况下,目标相对面积较小时易出现目标与背景误分割的问题,提出了一种改进的Otsu法。该算法先对预处理后的红外舰船图像归一化投影,然后,按一定阈值对图像进行裁剪,最后,利用Otsu法进行分割。实验结果表明:与Otsu法、递归Otsu法相比,该算法能够更好地分割出目标。     

配电线路拓扑及台户区分自校验系统的研究

针对人工检查低压配电网拓扑关系带来的管理难度和成本高的问题,本研究分别在时域和频域上比较了皮尔逊相关系数和灰色关联分析,提出了一种实用的配电线路拓扑异常检查方法,该方法利用从数据采集与监控系统和电力信息采集系统获得的配电数据,使用皮尔逊相关系数来判断用户电压序列曲线的相似性,采用灰色关联法对用户样本集进行分析,对中间节点的电压变化确定了下游节点的异常位置,发现识别出站区标识错误的用户;根据实验验证的结果,与灰色关联分析法相比,皮尔逊相关系数不具有良好的鲁棒性,而且会增加误判的次数,采用频域相似度的灰色关联分析法得到配电线路拓扑校验准确率达到99.9％,十分适用可靠.