基于太赫兹时域光谱的塑化剂定量分析北大核心CSCD

利用太赫兹时域光谱结合化学计量学对塑化剂定量检测技术进行了研究。提出了一种利用太赫兹透射光谱测量超薄液体样品光学常数的新方法。利用该方法,以一种典型塑化剂——邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为例,采用内径为200μm的比色皿作为样品载体测量了不同浓度DBP-无水乙醇和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段下的折射率和吸收系数。结果表明随着DBP含量的增加,DBP-乙醇溶液和DBP-乙醇-水溶液在太赫兹波段(0.2~1.1THz)的光学参数随DBP浓度均呈有规律的变化。根据吸收系数面积、平均折射率相对DBP浓度变化曲线建立了未知溶液DBP含量的预测模型。该研究表明太赫兹时域光谱技术可能成为快速检测白酒等含乙醇饮料中塑化剂含量的新方法。     

太赫兹时域光谱技术

太赫兹时域光谱技术是最新的太赫兹技术,它基于宽波段太赫兹脉冲,可同时获得太赫兹波形的幅度和相位信息,在材料的远红外物性研究中有重要应用。本文涉及太赫兹时域光谱技术的基本特征、发射、探测技术和主要应用。     

氨基酸的太赫兹光谱研究进展

太赫兹(THz)波是指频率从0.1到10 THz之间的电磁波.氨基酸分子间的振动模式(扭转,集体振动和氢键)大都处于THz波段,相比红外,氨基酸在THz波段体现出很多独特的吸收特征.因此对氨基酸的太赫兹光谱进行研究,有利于更全面地认识氨基酸的生物特性,也为进一步研究生物大分子蛋白质提供了借鉴.本文系统分析了太赫兹时域光谱技术在氨基酸领域应用的研究进展,总结了包括氨基酸的鉴定与识别、太赫兹指纹谱数据库的建立、振动模式指认及理论模型构建、太赫兹光谱与温度相关性以及基于THz光谱的定量分析等5个方面的研究内容.依据大量前人的研究成果,总结了20种基本氨基酸在0~6 THz的指纹谱数据库,针对当前的研究现状,提出了氨基酸太赫兹光谱研究方面仍存在的问题,为今后的研究工作提供了重要的指导价值.     

基于太赫兹光谱和机器学习算法的二元及三元混合物定量分析

利用太赫兹时域光谱系统测量了苯甲酸、山梨酸、木糖醇3种常用食品添加剂及其混合物的太赫兹吸收光谱,并选取了偏最小二乘回归（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）及反向传播神经网络（BPNN）3种机器学习算法,对食品添加剂二元及三元混合物进行了定量分析。研究发现,在多元混合物的定量分析中,非线性模型LS-SVM及BPNN较线性模型PLS更具优势,且随着混合物成分的增加,非线性模型的优势愈趋明显;两种非线性模型中,LS-SVM较BPNN建模步骤固定,无需进行复杂的参数讨论与优化,可高效地实现多元混合物的定量分析;此外,观察分析物光谱特征发现,除算法适用性讨论外,分析物的光谱特征也会在一定程度上影响定量检测的精度。     

奶粉中山梨酸钾的太赫兹光谱检测

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术测量了奶粉、山梨酸钾及其混合物在0.2?2.0 THz波段的光谱特性,得到了样品在室温氮气环境下的吸收谱和折射率谱。结果表明山梨酸钾在0.98 THz处存在明显的特征吸收峰。采用简单一元线性回归模型(SLR)对奶粉中山梨酸钾的含量进行了定量分析,结果表明吸收系数随着混合物中山梨酸钾含量的增大而增大。该研究对于食品质量安全检测具有重要意义。     

基于Tchebichef图像矩的氧化锌太赫兹光谱定量研究

为了提高多组分混合物太赫兹光谱定量分析的准确性和稳定性, 将Tchebichef图像矩结合偏最小二乘回归(PLS)的建模方法引入到太赫兹光谱定量分析中, 以橡胶添加剂氧化锌、白炭黑与丁腈橡胶的混合物为实验样本, 对混合物中的氧化锌进行定量分析。获取样本太赫兹吸光度数据后, 用3维光谱自构建方法构建样本的3维光谱, 利用Tchebichef图像矩提取样本3维光谱灰度图的特征信息, 然后用PLS建立定量模型对氧化锌进行定量分析。结果表明, 由本方法得到的样本预测集相关系数和均方根误差分别为0.9993和0.0351, 与用PLS和支持向量回归直接对吸光度数据进行建模的方法相比, 结果更加准确和稳定。本方法能够对混合物中氧化锌进行准确、稳定的定量分析, 为多组分混合物太赫兹光谱定量分析提供了新思路。     

运用太赫兹时域光谱技术定量分析柴油的含硫量

测量柴油样品的太赫兹时域光谱并对其含硫量进行了定量计算.在0.2 ～1.5 THz范围内,柴油的吸收系数随着太赫兹频率和硫含量呈规律性递增.基于这一变化关系建立起了硫含量与太赫兹吸收系数和频率的多元非线性模型,通过测量柴油的太赫兹光谱代入此模型即可计算出柴油的硫含量.这一结果为太赫兹时域光谱技术应用于柴油含硫量的无损快速检测奠定了理论基础,显示出巨大的应用前景.     

太赫兹科学与技术

太赫兹电磁波段的开发和利用具有重大的科学意义和潜在的应用价值,太赫兹科学技术已经成为本世纪最为重要的科技问题之一,除了本身具有很多重大的科学问题之外,它还是一种非常有效的研究手段。介绍了太赫兹科学技术的发展历史及国内外相关的发展情况,列举了太赫兹波的独特性质,概述了太赫兹科学技术在基础研究领域和应用研究领域的新进展。     

2-巯基苯并噻唑的太赫兹时域光谱定量研究

为了减少由于橡胶促进剂2-巯基苯并噻唑(MBT)掺假而导致橡胶制品质量不过关的问题，提出利用太赫兹时域光谱技术对MBT的有效含量进行定量研究。利用太赫兹透射测量得到MBT和聚乙烯混合物在0.3THz~1.4THz的吸收特征谱，提出了一种基于最小二乘支持向量回归(LS-SVR)的MBT定量检测模型，将LS-SVR模型分别与偏最小二乘模型和支持向量机回归模型进行比较，得到模型预测集均方根误差分别为1.1330%，2.5583%和2.3869%。结果表明，LS-SVR的定量模型可取得更好的效果，其精度更高，稳定性更好。本研究为MBT定量检测提供了新的快速且有效的方法。     

基于分形理论的太赫兹光谱识别

介绍了分形的基本概念和分形盒维算法.提出了一种新的太赫兹光谱识别方法.实验中测得了两种中药的太赫兹光谱,算出了它们的盒维数并进行了比较.通过这种方法使不同的药品得到了很好的鉴别.     

太赫兹技术的液体中同型半胱氨酸的定量识别研究

同型半胱氨酸是一种含硫氨基酸,为蛋氨酸和半胱氨酸代谢过程中产生的重要中间产物,它在人体血液或尿液中浓度含量过高时会大幅增加心血管疾病、老年痴呆、骨折等疾病的发病风险。基于太赫兹时域光谱系统,针对液体状态下同型半胱氨酸的检测提出了浓缩富集再烘干的处理方法,有效测量了不同浓度下同型半胱氨酸的太赫兹吸收光谱。经过与拉曼光谱方法的结果比对,证明太赫兹检测的精度比拉曼光谱检测的精度提升了3倍。该结果对临床医学中同型半胱氨酸相关疾病的准确、快速诊断具有重要意义。     

迈克尔逊干涉法精确测量太赫兹频谱及目标速度

搭建了一套迈克尔逊干涉仪,对CO2激光的9P36和9R10谱线泵浦CH3OH气体所产生的频率分别为2.52 THz和3.11 THz的太赫兹激光器输出频谱进行了精细测量。测量系统频率分辨率约为1 GHz,测量结果显示CO2激光泵浦的太赫兹源为单色源并具有极窄的线宽,波长与激光器标称值进行对比具有很好的一致性。基于这套系统实现了对干涉仪动臂目标的运动速度准确测量,提出了两种分别适用于匀速运动和变速运动情况下的速度反演方法,反演结果与设定值均相符。结论表明,迈克尔逊干涉仪不但可以精确测量太赫兹波源的频谱,同时配合单色太赫兹源可以准确测量目标速度,为太赫兹波段光谱、成像等领域的应用奠定基础。     

基于太赫兹光谱的乙二醇含水率检测方法研究北大核心CSCD

乙二醇水分含量检测标准方法为卡尔·费休法,该方法操作繁琐、耗时长,且存在人为误差等缺点,提出基于太赫兹时域光谱技术检测乙二醇中含水率的新方法,采用透射式太赫兹时域光谱系统对不同含水率(0~50)的乙二醇溶液进行测定,获得其时域光谱,计算得到不同含水率乙二醇样本的吸收系数和折射率;采用标准正态变换、Savitzky Golay平滑等方法组合对光谱数据进行预处理,基于处理后折射率和吸收系数建立PCR、PLSR、SVR三种预测模型,通过对比模型的相关系数和均方根误差,选出最优的定量分析模型。结果表明:在基于吸收系数建立的预测模型中,经SNV处理后乙二醇吸收系数的SVR模型预测性能最佳,其预测集R^(2)与RMSEP分别为09941和000451;在基于折射率建立的预测模型中,经S G平滑预处理后乙二醇折射率的SVR模型预测性能最佳,预测集R^(2)与RMSEP分别为09988和000507;均具有较高的预测精度。研究表明,文章实现了乙二醇含水率快速、无损和高精度检测,所提方法能为乙二醇质量快速评价提供技术指导,也为有机溶剂水分含量检测提供一种新思路。     

建筑材料的太赫兹谱实验研究

对几种建筑材料(土、石、砖、水泥、木片)的穿透特性进行实验研究,得到了这几种建筑材料的折射率曲线与吸收系数曲线.实验表明,太赫兹辐射对土、石、砖、水泥、木材等建筑材料有较高的透射率.这为把太赫兹辐射用于安检提供了依据.     

几种屏蔽布在太赫兹光谱的实验研究

对灰色、砖红色、深浅迷彩色四种屏蔽布的屏蔽性进行了太赫兹光谱实验研究,得到了这几种屏蔽布的屏蔽效能曲线。实验表明,这几种屏蔽布对太赫兹辐射有很好的屏蔽效能,尤其是灰色屏蔽布的屏蔽效能较好,可用于航空航天及军用仪器设备的屏蔽。若将此类屏蔽布应用在太赫兹波段会有较好的屏蔽效果,会给相应的太赫兹辐射侦查探测带来很大的困难。     

结晶化合物的太赫兹光谱实验研究

对几种结晶化合物(石膏、蓝矾、绿矾、芒硝和明矾)的吸收性进行了实验研究,得到了这几种结晶化合物的折射率曲线和吸收曲线.实验表明,蓝矾、芒硝、明矾等结晶化合物对太赫兹辐射吸收很大,这为太赫兹波段吸波材料的研制方面提供了可能的依据.     

基于模糊物元模型的用频方案评估

提出了一种用频方案评估的方法,该方法建立了一套涵盖需求匹配性、方案经济性、方案抗扰性的用频方案评估指标体系,并利用基于模糊物元模型实现了多目标用频方案评估.仿真试验结果表明：该指标体系易于量化分析,采用模糊元方法直观地反映用频方案对不同目标的实现程度,能够较为客观地对用频方案进行评估.这对用频辅助决策有重要的应用价值.