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2018年 39卷 5期
刊出日期：2018-09-22
几何量计量
光学计量
热学计量
力学计量
流量计量
声学计量
无线电、时间频率计量
电离辐射、标准物质与生物计量
几何量计量
593
Cu/Ti纳米薄膜表面形貌的分形表征研究
林启敬,吴昊,张福政,王琛英,蒋庄德
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.01
采用磁控溅射法制备了不同组分和厚度的Cu/Ti薄膜,采用原子力显微镜（AFM）测量了其表面形貌,利用功率谱法对AFM高度图像进行了分形表征。结果表明:Cu/Ti薄膜表面形貌具有多尺度行为,表面演化在全域和局域呈现出不同的标度行为;AFM图像功率谱的高频段直接体现了薄膜表面的细节信息,而低频段体现了薄膜表面背景区域的复杂程度;低频分形维数与粗糙度之间有着必然的联系,能够反应粗糙值Ra的变化趋势。
2018 Vol. 39 (5): 593-597 [
摘要
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598
高精度微孔测量探头
李瑞君,许鹏,唐帅涛,范光照,程真英
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.02
对高精度探头的研究和发展进行了叙述,介绍了所研制的一款由一个二维角度传感器、一个弹性机构和一个自制的微球形钨探针组成的微孔测量探头。对探头的刚度和重复性分别进行了仿真验证和实验测试,结果表明:该探头在三维方向上的刚度均小于0.4 mN/μm,重复性均优于20 nm（
k
=2）。最后利用该探头对一个直径为420 μm的微孔进行了实际测量,测量结果验证了该探头的实用性。
2018 Vol. 39 (5): 598-604 [
摘要
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605
大尺寸航空发动机叶片的高效型面检测方法
史建华,刘盼
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.03
介绍了一种基于三坐标测量机的高效型面检测方法。在传统叶片型面测量方法基础上,优化了传统扫描路径,提出了分区域、曲率自适应变速扫描方法,有效地解决了大尺寸叶片传统测量方法中频繁更换测针的问题。研究了一种过度扫描策略,通过高级编程对采集数据进行滤波,并采用数学拼接的方法得到完整叶型封闭曲线,用来分析叶片的几何参数。提出的大尺寸叶片检测方法在保证检测精度的同时,提高约40%的检测效率,并完善了传统检测方法叶型曲线不完整的问题。
2018 Vol. 39 (5): 605-608 [
摘要
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609
基于3D点云平均曲率估算的损伤参数计算
张玉燕,渠文涵,郭全丽,任锐
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.04
针对高速滑动电接触滑轨表面的微小损伤,基于激光扫描3D点云平均曲率估算的原理,提出一种表面微小损伤特征参数的定量表征方法。对3D点云数据进行去噪、滤波平滑、数据精简、k-邻域搜索等处理后,进行局部二次曲面拟合,估算出点云的平均曲率,设定曲率阈值实现损伤区域特征点云提取,对损伤区域进行定位,进而计算被测滑轨表面的微小损伤的体积及质量损失。实验研究表明:被测滑轨表面损伤质量的测量精度可达mg级,验证了该方法的有效性。
2018 Vol. 39 (5): 609-614 [
摘要
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615
一种通用的工业机器人位姿检测方法
任瑜,张丰,郭志敏,宋增超,龚婷
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.05
为满足带有不同末端执行器的工业机器人系统的绝对位姿检测需求，提出一种通用的检测方法。其基本原理是以激光跟踪仪测量固定在机器人末端的4个参考点从而间接测量机器人的绝对位姿，并与指令位姿比较实现机器人位姿准确度和位姿重复性检测；其中，参考点坐标及机座坐标系通过多姿态约束同步标定，并设计非线性标定算法。通过末端带有制孔执行器的KUKA KR210 R2700工业机器人的位姿检测实验表明：该检测方法的准确性可满足机器人位姿检测的需要，且无需特殊的机械工装，具有良好的通用性；基于多姿态约束的非线性标定方法具有良好的鲁棒性，可有效的减小因机器人运动模型不准确引起的标定误差。
2018 Vol. 39 (5): 615-621 [
摘要
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622
基于MKSA算法的曲面自适应采样
孙迎兵,吴凤和,郭保苏,方国涛,李智
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.06
针对在机测量传统采样方法存在的采样点过于集中和采样区域遗漏影响曲面轮廓度的问题,将MacQueen K-means(MK)算法与模拟退火(SA)算法相结合,提出基于MKSA的复杂曲面在机测量自适应采样方法。利用MK算法生成二维质心Voronoi结构(CVT结构),将复杂曲面离散点云数据的高斯曲率绝对值作为生成CVT结构的密度函数,以方差函数为收敛准则,通过全局算法SA的退火准则设置降温系数,提高MK算法的全局寻优能力,生成全局最优的二维CVT结构;将质心点映射回原曲面,获得质心位置对应的曲面采样点,从而实现复杂曲面的自适应采样。仿真及实验结果表明:MKSA算法使曲面测量采样点分布更合理,拟合曲面与CAD模型的最大偏差及平均偏差均小于传统方法,更逼近CAD模型的理论曲面。
2018 Vol. 39 (5): 622-627 [
摘要
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628
相移条纹投影三维形貌测量技术综述
毛翠丽,卢荣胜,董敬涛,张育中
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.07
结构光三维形貌测量系统目前得到了越来越广泛的应用和研究,相移条纹投影三维形貌精密测量技术是其重要的发展方向。对结构光相移条纹投影三维形貌测量系统的应用发展、工作过程、不同系统构成方式、相移条纹的各种形式及特点、相位误差校正方法、不同相位解包裹算法及其优缺点和适用场合、测量系统数学模型的实现方法及其相应的优缺点、高动态范围测量技术等进行了详细的分析。对相移条纹投影系统的工作流程、实现方法、关键技术的发展及其存在问题等进行了比较全面的梳理,为三维形貌精密测量技术进一步满足先进制造中更高精度的要求指出了后续的研究方向。
2018 Vol. 39 (5): 628-640 [
摘要
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1995
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光学计量
641
高精度动态星模拟器的光学系统设计
赵梓朝,陈启梦,唐子博,王哲
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.08
为了完成星敏感器的地面标定工作,满足动态星模拟器大视场、高精度的技术要求,根据动态星模拟器的工作原理,利用ZEMAX软件完成光学系统设计,实现了高精度动态星模拟器准确模拟星点。实验结果表明:系统焦距为110 mm,视场为16°,光谱范围为0.5～0.8 μm,全视场角内准直光学系统相对畸变≤0.05%,在60线对/mm时调制传递函数（MTF）优于0.7。提出了装配后确定系统实际焦面的方法,最后对光学系统实际出射精度进行分析和实验验证,验证结果表明:设计的高精度动态星模拟器光学系统的成像精度达到9″,实测的星间角距误差均优于13″,整个系统可以满足高精度动态星模拟器的使用要求。
2018 Vol. 39 (5): 641-644 [
摘要
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热学计量
645
液体比热容实验系统的研制
郑煜鑫,魏朝辉,李洁
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.09
基于流动型绝热量热法搭建了一套高温高压液体比热容实验系统,系统主要包括:流动型量热器、电加热控温系统以及内外绝热屏。该实验系统的温度范围为293~453 K,压力范围为0.1~20 MPa。为了检验实验系统的漏热损失,采用纯水在不同温度下进行标定;为了进一步检验实验系统的准确性,测量了甲苯和环己烷2种参考物质在不同温度和不同压力下的比定压热容,新实验系统的不确定性评定结果,比定压热容的扩展不确定度为1.41%（k=2）。
2018 Vol. 39 (5): 645-650 [
摘要
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381
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651
基于改进遗传爬山算法的篦冷机熟料换热二次风温故障诊断
刘彬,刘永记,刘浩然,李雷,孙美婷
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.10
提出一种利用改进遗传算子优化爬山的算法,能自动调整交叉概率和变异概率,自动选择交叉方式和变异方式,利用改进的交叉算子和变异算子替代爬山算法中的减边算子来扩展其全局寻优能力,利用最大支撑树限制搜索空间来提高搜索效率。仿真实验证明,与爬山算法等算法相比,该算法得到的模型更加准确、最佳得分更高且耗时较短。结合水泥熟料换热过程中的篦冷机现场采集数据,建立了篦冷机工艺参数的故障诊断模型,对二次风温实现了较为准确的故障诊断,具有一定实际意义。
2018 Vol. 39 (5): 651-658 [
摘要
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351
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659
聚合酶链式反应分析仪温度校准系统
余松林,王喆,沈文杰,张涛,蒋静,田昀
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.11
针对聚合酶链式反应(PCR)仪温度校准的需求,提出一种热敏电阻的封装方法,研制出基于热敏电阻传感阵列的PCR仪温度在线校准系统,并进行了实验验证。结果表明:研制的PCR仪温度校准系统的均匀度不大于0.15℃,示值误差绝对值不大于0.06℃,示值误差的扩展不确定度优于0.07℃ (k=2)。利用研制的温度校准系统对PCR仪进行了温度校准,获得了校准PCR仪的示值误差、均匀度和升、降温速率等参数。
2018 Vol. 39 (5): 659-662 [
摘要
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369
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流量计量
663
科氏流量计气-液两相流的数值模拟
马亚朋,石础,罗宇,杉时夫,逄强,商琦翼
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.12
针对科氏流量计在测量含气-液两相的流体时,流量计随着气体含量的增加,测量稳定性逐步变差的问题,采用流固耦合有限元技术,对科氏流量计进行了模态分析和流固耦合振动分析。作为一个实例,使用该方法模拟气泡含量以及分布对测量稳定性的影响,在气泡含量1%左右时测量相对稳定,气泡含量大于5%时测量稳定性很快变差。
2018 Vol. 39 (5): 663-667 [
摘要
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403
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668
锅炉配风挡板过流特性的提取算法研究
刘福国,张绪辉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.13
根据电厂通常的热工测量仪表配置,建立了锅炉挡板风门系统的空气流量测量模型。将机理建模与数据挖掘技术相结合,从锅炉运行数据中提取挡板风门的过流特性曲线,用于喷口流量测量,节省了元件的实验室测试和标定费用。在一台运行锅炉上,对空气喷口的挡板风门过流特性进行实际测定,并与从运行数据中提取的曲线相对比,二者吻合良好。空气喷口流量测量使炉膛内风粉分布监测成为可能,从而可对低NOx煤粉燃烧器的控制进行改进。
2018 Vol. 39 (5): 668-674 [
摘要
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345
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675
电容层析成像混联归一化模型研究
张立峰,朱枫
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.14
在电容层析成像图像重建过程中,为更好地反映两相/多相介质介电常数的分布,提出了一种电容混联归一化模型。基于剖分单元到中心电场线的最小距离与最大距离的比值,确定了电容混联归一化模型的加权因子,并据此计算灵敏度矩阵。进行了仿真实验及静态测试,结果表明重建图像的精度及形状保真度均获得明显提高。
2018 Vol. 39 (5): 675-678 [
摘要
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374
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679
改进的Tikhonov正则化图像重建算法
温丽梅,周苗苗,李明,马敏
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.15
Tikhonov正则化法可以解决电容层析成像中图像重建的病态问题,同时能够平衡解的稳定性与精确性,但其有效性和成像质量受到测量数据粗差的影响。改进的Tikhonov正则化法将2范数和M-估计结合,用一个缓慢增长的Cauchy函数代替最小二乘法的平方和函数,提高了估计稳健性和适应性。利用COMSOL和MATLAB软件对方法的有效性进行验证,重建结果表明,改进的Tikhonov正则化法能够有效减少粗差影响,提高重建图像精确度及分辨率。
2018 Vol. 39 (5): 679-683 [
摘要
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力学计量
684
基于共振光隧穿效应的角加速度传感器设计
李慧明,邹璐,菅傲群,王雷阳,段倩倩,桑胜波
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.16
阐述了一种基于共振光隧穿效应的角加速度传感器的设计方法,分析了其传感特性,并以共振光隧穿理论为基础,利用Mathematica软件进行了仿真分析。该加速度传感器的品质因数可以达到1.96×10
8
,远高于经典F-P腔的品质因数8.183×104。灵敏度可以达到0.1°/nm,
2018 Vol. 39 (5): 684-687 [
摘要
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358
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688
基于傅里叶分解与奇异值差分谱的滚动轴承故障诊断方法
付秀伟,高兴泉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.17
针对强噪声条件下滚动轴承故障冲击特征难以提取的特点,提出了一种基于傅里叶分解与奇异值差分谱的滚动轴承故障诊断方法。首先通过傅里叶分解将非平稳的原始轴承故障振动信号分解为若干个固有频带函数,然后运用互相关系数法筛选固有频带函数进行信号重构,并对重构后的信号进行奇异值差分谱降噪,最后对联合降噪后的信号进行Hilbert包络谱分析,准确地识别出故障特征频率,进行故障诊断。仿真分析和试验都很好地验证了该方法的有效性。
2018 Vol. 39 (5): 688-692 [
摘要
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360
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693
商用车驾驶室质心与转动惯量测量方法
吴俊刚,丁飞,周建文,韩国义
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.18
分析了基于杠杆原理和刚体转动惯量平行轴原理,在用于商用车驾驶室质心和转动惯量计算的分离算法的基础上,利用K&C试验台的质心位置和转动惯量测试功能,提出了一种可进行K&C坐标系与整车坐标系转换,并能修正测量时安装位置与设计位置错位的改进算法。通过验证测试,证明了改进算法可弥补已有分离方法存在的不足,其结果更加符合商用车驾驶室隔振分析的工程需要。
2018 Vol. 39 (5): 693-697 [
摘要
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345
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698
单相串励电动机转矩波动抑制方法研究
赵浩,冯浩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.19
单相串励电动机工作时存在转矩波动,导致了明显的振动和噪声,限制了其应用范围,为此提出了一种基于振动波叠加抵消的单相串励电动机转矩波动抑制方法,即在原有单相串励电动机转矩波动的基础上,叠加另外一个幅值相同、相位错开180°电角度的振动波。通过对单相串励电动机的工作机理的剖析,得到了转矩波动抑制方法的实现条件。最后通过实验对叠加振动波后电动机的转矩波动进行了测试,结果表明其转矩波动可以得到有效的消减,由此验证了所提出的转矩波动抑制方法的可行性。
2018 Vol. 39 (5): 698-701 [
摘要
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385
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声学计量
702
超声造影剂衰减系数随时间变化特性研究
兰庆,王月兵,曹永刚,陈倩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.20
为了研究微泡型超声造影剂对声传播衰减的影响,基于气泡动力学理论模型计算微观粒径变化引起的声传播衰减,推导出超声造影剂衰减系数随时间变化的解析表达式,并构建了实验系统,对超声造影剂的衰减系数进行测量。实验结果验证了理论模型的有效性,以及超声造影剂衰减系数随时间变化呈现出指数衰减规律。该研究为减小超声波的传播衰减和畸变提供了依据,使得超声造影剂有效地应用于超声医学领域。
2018 Vol. 39 (5): 702-707 [
摘要
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363
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708
采用双本振源激励的声表面波谐振器无线测量系统
陈赵兴,陈智军,李庆亮,陈涛,赵文玉
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.21
在声表面波无线传感的实际应用中,针对以差动形式同时出现的两个声表面波谐振器设计了一种采用双本振源激励的阅读器,每次产生包括两个载波频率的激励信号,使两个谐振器同时响应。实际搭建了无线测量系统,对阅读器的发射和接收链路进行了测试,并通过上位机实时显示谐振频率,测量结果表明了系统的可靠性。最后,实验分析了系统在不同载波频率激励信号下的差动频率测量结果和最远测量距离。
2018 Vol. 39 (5): 708-711 [
摘要
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284
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712
基于方差和显著性特征的超声图像分割方法研究
邱东岳,吉喆,朱腾飞,米尚言,祝海江
DOI: doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.22
针对超声图像对比度小导致的影像上相邻灰度差别很小,人眼有时难于区分的问题,提出了一种基于方差和显著性特征的超声图像分割方法。首先提取图像中已知样本像素点的方差和显著性特征;然后利用支持向量机根据提取的样本像素点方差和显著性特征进行样本训练,得到分类模型;最后根据训练模型对整幅图像上的像素点进行分类,实现图像的有效分割。实验结果表明该方法针对超声图像的分割是有效的。
2018 Vol. 39 (5): 712-715 [
摘要
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257
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无线电、时间频率计量
716
多线函数法在曲线拟合中的应用研究
李新颖,刘凯,黄海燕
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.23
为了研究某些现象的发展趋势,需要用到各类曲线拟合方法,如多项式趋势模型、对数趋势模型等。基于多面函数法原理提出了多线函数法,应用于曲线拟合。为了验证该方法的可行性,在MATLAB平台开发程序对某铁路中线进行拟合计算,通过与多项式拟合方法在各种条件下的实验对比,证明多线函数法具有精度高、计算简单等优点,是一种优秀的曲线拟合方法。
2018 Vol. 39 (5): 716-719 [
摘要
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288
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720
一种负荷突变情况下异步电机转子断条故障在线检测新方法
江国乾,任孝儒,何群,谢平,杜硕,任宗浩
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.24
异步电机发生转子断条故障时,其定子电流故障特征频率分量容易被电流基频淹没,加之实际工作中电机负荷突变的干扰,极大地增加了故障特征频率提取及检测的难度。为解决该问题,将解析小波和定子电流谱减法结合,提出一种有效的故障检测新方法。该方法首先利用解析小波变换来判断负荷突变点,然后通过谱减法来消除定子电流频谱中的基频分量,突出故障特征频率,进一步定义故障程度因子来量化转子断条故障程度。仿真和实验分析结果表明,该方法对于负荷突变情况下转子断条故障特征频率更加敏感,能够定量地描述转子故障程度。
2018 Vol. 39 (5): 720-724 [
摘要
] (
351
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电离辐射、标准物质与生物计量
725
一种X射线衍射线形分析中位错衬度因子的计算方法
胡秋实,赵锋,傅华
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.25
基于Teodosiu各向异性弹性理论计算位错产生的位移场,建立适用于各滑移系中位错衬度因子的计算公式。以立方晶体为实例,对计算过程进行了化简。给出了f.c.c晶体Cu和b.c.c晶体Fe中分布于12个滑移系中位错在8种衍射面指数下的衬度因子,将计算结果同文献进行了对比。对历经不同应变准静态压缩加载的无氧铜开展了X射线衍射实验,阐述了衬度因子在消除衍射谱各向异性展宽中的作用。结合衍射线形分析,获取了样品中的亚晶粒尺寸、螺位错比例和位错密度。
2018 Vol. 39 (5): 725-730 [
摘要
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480
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731
吸收剂量基准石墨量热计基本性能分析
王培玮
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.26
作为吸收剂量基准的石墨量热计,对于量值复现有很高要求。分析说明了NIM的石墨量热计系统的主要技术性能,包括:温度控制,电能（功率）测量,电能-辐射能量转换关系,以及吸收剂量基准值复现测量,并给出得到的结果 。对有关的技术性能指标进行说明,同时给出其随时间的变化（稳定性）。作为基准绝对测量旁证检验,对石墨比热容进行测定,与BIPM测定的结果进行比较,偏差在0.1%以内。
2018 Vol. 39 (5): 731-735 [
摘要
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351
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736
面积归一法测定萜烯试剂纯度
马浩淼,吴海,王德发,张培壮,王振
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.27
针对柠檬烯等8种萜烯试剂建立了GC-MS和GC-FID分析方法。采用GC-MS对萜烯中杂质的定性分析,以及GC-FID色谱峰面积归一法,确定了萜烯试剂纯度结果。通过评估分析方法的重复性、仪器线性、FID响应因子(或有效碳数)以及其它未识别的微量组分等因素的影响,对纯度测定结果的不确定度进行评估。实验获得了萜烯试剂的纯度结果为:柠檬烯(98.91%±0.71%),异戊二烯(99.09%±0.56%),α-蒎烯(98.91%±0.56%),β-蒎烯(98.81%±0.48%),α-松油烯(89.26%±0.99%),γ-松油烯(96.65%±0.82%),2-蒈烯(96.26%±0.76%),月桂烯(91.29%±0.84%)。
2018 Vol. 39 (5): 736-740 [
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741
基于GSA-PELM的锅炉NOx预测模型
牛培峰,史春见,刘楠,常玲芳,张先臣
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.28
为了更加精确地实现对电厂循环流化床锅炉NOx排放量进行预测,提出了一类基于并行极端学习机的GSA-PELM模型。由于PELM的泛化能力及精度依赖于其权值的选择,因而利用万有引力算法优化PELM的权值,采用从某火电厂300MW的循环流化床锅炉在不同工况下实时采集的数据来检验模型的预测性能,并将GSA-PELM模型分别与PELM模型、ELM模型、万有引力算法优化的最小二乘支持向量机模型（GSA-LSSVM）、GSA-ELM模型进行比较,仿真结果表明GSA-PELM模型的精度相比其它所有模型提高了9个数量级以上,可以更加有效、准确地用于预测火电厂锅炉的NOx排放浓度。
2018 Vol. 39 (5): 741-746 [
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747
基于CS-SVM的山梨酸钾的荧光光谱检测法研究
王书涛,朱彩云,刘洺辛,彭涛,程琪,孔德明,王玉田
DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2018.05.29
通过分析山梨酸钾的橙汁溶液的荧光光谱特征,发现山梨酸钾在激发波长为375nm、发射波长为450～510nm范围的光谱图有毛刺,说明橙汁被激发的荧光会干扰山梨酸钾的荧光光谱。构建布谷鸟搜索算法（CS）优化支持向量机（SVM）模型对15个样本进行训练,并预测7个样本的山梨酸钾的浓度。CS-SVM的平均回收率为99.07%,均方误差为1.21×10
-5
g/L,结果表明CS-SVM能够精确测定橙汁溶液中山梨酸钾的浓度,CS-SVM训练过程和对预测结果的平均回收率、误差都优于PSO-SVM和GA-SVM。
2018 Vol. 39 (5): 747-752 [
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