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高光谱预处理方法与多模型在分类判别中的对比研究
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作者 居雷 于洁 +4 位作者 吴炎淼 李丽 卢天 丁亚萍 束茹欣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期125-132,共8页
高光谱技术能够快速、无损地获取丰富的信息,在植物研究和监测中已成为一种广泛应用的工具。茄科植物作为一种重要的经济农作物,与高光谱技术结合进行研究具有巨大的应用潜力。本研究采用高光谱技术对茄科植物的初烤后不同部位叶片进行... 高光谱技术能够快速、无损地获取丰富的信息,在植物研究和监测中已成为一种广泛应用的工具。茄科植物作为一种重要的经济农作物,与高光谱技术结合进行研究具有巨大的应用潜力。本研究采用高光谱技术对茄科植物的初烤后不同部位叶片进行分类研究。采用Field Spec 3光谱辐射仪对293份不同部位的茄科植物粉末样本进行高光谱采样,采用S-G平滑以及一阶导数和二阶导数的方法对数据进行预处理,用于信息增强和去除噪声,并通过偏最小二乘法对数据进行降维,以减少冗余特征。基于降维数据,采样支持向量机、逻辑回归、K近邻、决策树、随机森林和梯度提升决策树这六种机器学习算法建立分类模型。结果显示,在分类任务中,经过一阶导数处理后,支持向量机模型最佳,在训练集和测试集上分别实现了100.0%和84.7%的准确率。经网格参数优化后确定最优参数为:最大深度不限制,最小样本分割数为4,估计器数量为200。参数优化后五折交叉验证准确率为88.1%,训练集准确率为100%,测试集准确率为86.4%。研究结果表明,预处理方法结合降维方法能够增强数据信息使得分类模型能够更好地捕捉茄科植物样本的特征。该研究对于快速、准确、无损地区分茄科植物的部位具有重要意义。 展开更多
关键词 高光谱 部位分类 机器学习
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超级微波消解ICP-OES法测定宠物饲料中硫含量及与总蛋白质相关性分析
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作者 陈树娣 李锦才 +3 位作者 陈晓燕 李胜 张世伟 郑彦婕 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期420-425,共6页
建立了超级微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定宠物饲料中硫含量的新方法。系统探究了超级微波消解条件对消解液中残留碳含量(RCC)和残留酸量(RA)的影响,以这两项指标为依据,有效评估了消解效果,建立了优化微波消解条件... 建立了超级微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定宠物饲料中硫含量的新方法。系统探究了超级微波消解条件对消解液中残留碳含量(RCC)和残留酸量(RA)的影响,以这两项指标为依据,有效评估了消解效果,建立了优化微波消解条件的新策略。系统性研究了五种不同价态的硫形态对硫元素测定的影响,发现低价态硫标准物质在酸性条件下制备时,硫元素发射强度显著增强,而高价态硫标准物质在三种条件(酸性、中性和碱性)下制备时,硫元素发射强度均较稳定,为配制介质和硫标准物质的选择提供了有益的指导。研究发现,超级微波消解系统所创造的高温高压环境以及消解试剂的强氧化性条件,能有效消除低价态硫在酸性前处理条件下的发射强度增强效应。采用酸性条件配制高价态硫(SO_(4)^(2-))标准物质,并结合超级微波消解系统,能够实现宠物饲料中五种不同价态硫的准确测定。加标回收率为86.5%~108%,RSD值为1.69%~4.18%,检出限为6.2 mg·kg^(-1),与国家标准方法相比,该方法具有灵敏度高、成本低、绿色环保、工作效率高的优点。研究发现宠物饲料中硫含量与总蛋白质含量之间存在极显著正相关性(相关系数=0.819,p<0.01),可以为宠物饲料中总蛋白质含量的准确测定提供新思路和方向。 展开更多
关键词 超级微波消解 超级微波消解-电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES) 宠物饲料 总蛋白质 相关性
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基于KNN-SVM的混合气体检测方法研究
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作者 孙超 胡润泽 +2 位作者 吴中旭 刘年松 丁建军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期117-124,共8页
当今混合气体检测的研究中,针对多组分气体数据进行分类预测的数学算法百花齐放,如何快速且准确的检测出气体的成分和浓度逐渐成为当今研究的热门。然而在一些研究中,气体数据特征难以捕捉和判断,泛化能力不足,对气体数据进行分类预测... 当今混合气体检测的研究中,针对多组分气体数据进行分类预测的数学算法百花齐放,如何快速且准确的检测出气体的成分和浓度逐渐成为当今研究的热门。然而在一些研究中,气体数据特征难以捕捉和判断,泛化能力不足,对气体数据进行分类预测的精度和效率表现较差。为此,针对一些数据偏差和泛化误差无界的问题,提出了一种K最近邻-支持向量机(KNN-SVM)算法,对一些难以作出分类的模糊气体数据进行二次分类,采用KNN和SVM两种算法共同抉择,更加全面的捕捉数据特征,根据实验确定各自算法的权重比从而提高判别气体类别的准确率,两种算法的集成也能提高算法的效率,对于不同种类的气体也能有良好的适应性的稳定性。该实验气体组分由12 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)、NO_(2)、SF_(6),10 mg·L^(-1)的NO_(2)、SF_(6)和5 mg·L^(-1)的C_(2)H_(2)(背景气体皆为N_(2))以及两瓶纯N_(2)的气瓶组成;通过互相混合和与N_(2)配比制备出实验设定的气体浓度。实验过程通过单一气体的检测可分别对三种气体获得60组训练集,并通过这60组数据可进行线性拟合得到每种气体的拟合线,得到气体浓度与气体吸收峰值的关系,通过实验检测得到的三种气体拟合线,其中C_(2)H_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.991,NO_(2)拟合线的调整后R^(2)为0.981,SF_(6)拟合线的调整后R^(2)为0.987,可得气体检测的准确性。再通过互相混合进行检测可分别获得40组训练集,采用KNN-SVM算法对混合气体进行分类和预测,后通过拟合线即可反演出混合气体中每种气体的浓度。将该算法与传统SVM算法进行各种分类指标对比均可显示出该算法的有效性和优越性。实验结果表明,KNN-SVM算法在气体分类预测方面表现出卓越的性能,准确率高达99.167%,AUC(area under curve)值达99.375%。这一算法不仅提高了气体检测的准确性,还增强了泛化能力可适应多样化的气体组分,为实时气体检测系统提供了有力支持。 展开更多
关键词 光声光谱 气体检测 KNN-SVM 分类预测
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基于WOA-WNN-LSTM算法的红外CO痕量气体压力补偿与时序浓度分析
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作者 田富超 张海龙 +3 位作者 苏嘉豪 梁运涛 王琳 王泽文 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期994-1007,共14页
红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,... 红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段,当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大,导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度,选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)和小波神经网络(wavelet neural network,WNN)相结合的压力补偿算法,并结合长短期记忆法(long short-term memory,LSTM)对补偿后的数据进行预测。通过搭建工业环境气体压力补偿实验平台,使用高精度配气仪配置100~900 ppm标准CO气体,在80~120 kPa范围内进行数百组重复实验,发现CO气体传感器在负压条件下测量值小于标气浓度,正压条件下测量值大于标气浓度,并随压力变化呈线性关系,绝对误差最高为86 ppm。将传感器数据使用小波神经网络进行误差降低,初步补偿后的CO误差降至26 ppm,但由于参数可移植性较差,个别数据误差较大。进一步使用鲸鱼优化算法优化小波神经网络的参数后,补偿效果显著提升,传感器测量值与真值之差保持在0.004%以内且数据稳定。最终结合LSTM进行气体浓度预测,预测值与实际值之间的均方根误差(RMSE)均小于0.1,平均绝对误差(MAE)均小于0.020,实验结果表明,WOA-WNN-LSTM算法能够有效提高红外气体传感器的测量精度,成功消除环境压力对测量结果的影响,为工业环境气体检测提供了更为可靠和精准的解决方案。 展开更多
关键词 红外光谱分析 环境压力补偿 鲸鱼优化算法 小波神经网络 时序浓度预测
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在线微管反应器光催化氧化衍生-荧光光度法测定叶酸
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作者 张凯龙 郭雨微 +3 位作者 陈锦仪 高俊 谭志文 汪财生 《中国食品学报》 北大核心 2025年第2期433-440,共8页
叶酸是重要的食物来源维生素。为提高叶酸测定效率,本文建立了一种基于微管反应器的在线光催化氧化衍生联合荧光光度法测定叶酸的系统和方法,优化运行参数,考察评价方法并应用于实际样品测定。结果表明,小孔径石英螺旋管微反应器成功腐... 叶酸是重要的食物来源维生素。为提高叶酸测定效率,本文建立了一种基于微管反应器的在线光催化氧化衍生联合荧光光度法测定叶酸的系统和方法,优化运行参数,考察评价方法并应用于实际样品测定。结果表明,小孔径石英螺旋管微反应器成功腐蚀涂覆纳米二氧化钛催化剂,紫外光照射流动叶酸样品实现在线光催化氧化衍生,最佳衍生条件pH 4.2、流速250μL/min,荧光最大激发波长和发射波长位于280 nm和442 nm,叶酸在质量浓度0.1~2.0 mg/L范围与荧光强度呈线性相关,标准曲线方程F=381.68c+10.53,相关系数达到0.998,检出限(3s/k)为7.2μg/L,运行稳定性相对平均偏差为0.9%~2.4%,对多种常见物质具有抗干扰能力。应用本法测定叶酸片剂含量误差在5%以内,加标回收率在94.7%~102.1%范围,相对平均偏差不超过2.1%。 展开更多
关键词 叶酸 荧光光度法 光催化 纳米二氧化钛 在线分析
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基于羟基氧化钴氧化酶特性比色法检测乙酰胆碱酯酶
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作者 赵灵芝 赵柳 +3 位作者 刘春叶 张小清 王龙杰 杨喆 《化学研究与应用》 北大核心 2025年第3期585-591,共7页
本研究基于羟基氧化钴CoOOH和四甲基联苯胺(TMB)显色反应发展了检测乙酰胆碱酯酶的比色法。在最佳条件下,CoOOH-TMB显色体系的吸光度与乙酰胆碱酯酶活力在0.5~7.0 U·L^(-1)范围内呈线性关系,检出限可达0.15 U·L^(-1)。将CoOOH... 本研究基于羟基氧化钴CoOOH和四甲基联苯胺(TMB)显色反应发展了检测乙酰胆碱酯酶的比色法。在最佳条件下,CoOOH-TMB显色体系的吸光度与乙酰胆碱酯酶活力在0.5~7.0 U·L^(-1)范围内呈线性关系,检出限可达0.15 U·L^(-1)。将CoOOH-TMB显色体系结合纸芯片构建的纸基比色体系RGB值与乙酰胆碱酯酶活力在3~20 U·L^(-1)范围内呈线性关系,检出限可达0.5 U·L^(-1)。所构建的比色法可用于人血清中乙酰胆碱酯酶的检测,在临床分析和即时检测中显示出巨大应用潜力。 展开更多
关键词 羟基氧化钴纳米片层(CoOOH) 3 3' 5 5'-四甲基联苯胺(TMB) 生物硫醇 乙酰胆碱酯酶 纸基比色法
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基于高光谱成像技术的包衣甘蓝种子色度检测
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作者 吴龙国 马玲 +3 位作者 张瑶 田雨 朱彦哲 张祎洋 《分析测试学报》 北大核心 2025年第3期454-463,共10页
采用高光谱成像技术对包衣过程中4个不同品种的包衣甘蓝种子,3个不同浓度包衣剂处理的包衣甘蓝种子的包衣颜色均匀性以及包衣颜色深浅进行分析。提取出240个种子样本的平均光谱反射率,通过4种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化,然... 采用高光谱成像技术对包衣过程中4个不同品种的包衣甘蓝种子,3个不同浓度包衣剂处理的包衣甘蓝种子的包衣颜色均匀性以及包衣颜色深浅进行分析。提取出240个种子样本的平均光谱反射率,通过4种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化,然后用竞争自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、无信息变量消除变换法(UVE)、遗传偏最小二乘法(GAPLS)4种方法提取特征波长。基于优选的特征波长建立了偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)以及主成分回归(PCR)模型。结果表明:羽衣甘蓝种子的包衣效果最明显,佳香口感型甘蓝次之,中甘15和紫甘蓝的包衣效果接近;优选Baseline法对色度值L*进行预处理,Normalize法对色度值a进行预处理,SNV法对色度值b进行预处理;GAPLS法提取的特征波长用于建立L^(*)、b的定量预测模型,UVE法提取的特征波长用于建立色度a值的定量预测模型。PLSR建立的L*模型效果最优(R_(C)=0.814,Rp=0.640;RMSEC=1.150,RMSEP=1.852);MLR建立的色度a值模型效果更优(R_(c)=0.981,Rp=0.964;RMSEC=2.563,RMSEP=3.243);PCR建立的色度b值模型效果最优(R_(C)=0.917,Rp=0.913;RMSEC=2.552,RMSEP=2.589)。研究结果可为种子色度的在线监测提供技术支撑。 展开更多
关键词 高光谱成像 包衣甘蓝种子 色度 检测
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无汞双波长等吸收分光光度法测定高氯水化学需氧量的研究
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作者 杨孝容 先昱熹 +3 位作者 张文 张蓉 曾睿彤 唐琼 《环境污染与防治》 北大核心 2025年第2期96-100,107,共6页
建立了无汞双波长等吸收分光光度法测定化学需氧量(COD)的方法,以445 nm为测定波长、545 nm为参比波长,可有效消除Cr(Ⅲ)和AgCl沉淀对重铬酸钾吸光度的影响。结果表明:HgSO_(4)和Ag_(2)SO_(4)共存时,HgSO_(4)会削弱Ag_(2)SO_(4)掩蔽Cl-... 建立了无汞双波长等吸收分光光度法测定化学需氧量(COD)的方法,以445 nm为测定波长、545 nm为参比波长,可有效消除Cr(Ⅲ)和AgCl沉淀对重铬酸钾吸光度的影响。结果表明:HgSO_(4)和Ag_(2)SO_(4)共存时,HgSO_(4)会削弱Ag_(2)SO_(4)掩蔽Cl-的效果;COD不大于800 mg/L,1∶100的Ag_(2)SO_(4)-H2SO4(即1.0 g Ag_(2)SO_(4)加入100 mL浓H2SO4配制)能测定Cl-不大于2000 mg/L的水样,调整Ag_(2)SO_(4)-H2SO4为2∶100(即2.0 g Ag_(2)SO_(4)加入100 mL浓H2SO4配制),能测定Cl-不大于5000 mg/L的水样。该方法用于高氯水的标准和实际样品分析,结果满意。该方法不分COD高低量程和过滤,节约试剂成本,降低危险性,简化操作步骤,便于废液回收处理。 展开更多
关键词 化学需氧量 无汞 双波长等吸收分光光度法 高氯水
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紫外可见光谱结合化学模式识别对紫苏油的真伪鉴别
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作者 卞希慧 刘雨 +2 位作者 王瑶 张强 张妍 《分析测试学报》 北大核心 2025年第2期229-237,共9页
作为高经济价值且昂贵的非常规植物油,紫苏油易被低价食用油掺假。由于食用油的匀质性及其组成的复杂性,传统鉴别方法难以快速准确地鉴别紫苏油的真伪。该文探索了紫外可见光谱结合化学模式识别对紫苏油真伪鉴别的可行性。首先购买了40... 作为高经济价值且昂贵的非常规植物油,紫苏油易被低价食用油掺假。由于食用油的匀质性及其组成的复杂性,传统鉴别方法难以快速准确地鉴别紫苏油的真伪。该文探索了紫外可见光谱结合化学模式识别对紫苏油真伪鉴别的可行性。首先购买了40个纯紫苏油样品,并将大豆油、棕榈油分别按一定的比例加入到纯紫苏油中配制了51个二元掺伪和63个三元掺伪紫苏油样品。根据鉴别目的,从154个总样品中获得两个数据集,一个是由40个纯紫苏油和114个掺伪紫苏油构成的真伪紫苏油二分类数据集;另一个是由40个纯紫苏油、51个二元掺伪和63个三元掺伪紫苏油构成的真伪紫苏油三分类数据集。然后采用主成分分析(PCA)、簇类独立软模式(SIMCA)、偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)和极限学习机(ELM)4种方法,依次对以上两个数据集进行分类。使用混淆矩阵可视化分类结果,并用准确率、精确率、召回率、F1分数对模型性能进行评价。结果表明,对于真伪紫苏油二分类和三分类数据集,PLS-DA均为最佳模型,预测准确率分别为98.04%和100%。因此,紫外可见光谱结合化学模式识别可以实现真伪紫苏油的快速准确鉴别。 展开更多
关键词 紫苏油 紫外可见光谱 化学模式识别 真伪鉴别
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基于双路多尺度卷积的近红外光谱羊绒羊毛纤维预测模型
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作者 陈锦妮 田谷丰 +4 位作者 李云红 朱耀麟 陈鑫 门玉乐 魏小双 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期678-684,共7页
羊绒具有轻盈舒适、光滑柔软、稀释透气以及保暖好的特点,由于羊绒价格十分昂贵,因此市场上的羊绒产品质量良莠不齐。现有的显微镜法、DNA法、化学溶解法和基于图像的方法具有损坏样本、设备昂贵、主观性强等不足。近红外光谱技术是一... 羊绒具有轻盈舒适、光滑柔软、稀释透气以及保暖好的特点,由于羊绒价格十分昂贵,因此市场上的羊绒产品质量良莠不齐。现有的显微镜法、DNA法、化学溶解法和基于图像的方法具有损坏样本、设备昂贵、主观性强等不足。近红外光谱技术是一种非破坏性、可进行建模操作的快速测量方法。针对传统的建模方法通常无法学习出通用的近红外光谱波段特征,导致泛化能力弱,且羊绒羊毛纤维的近红外光谱波段特征相似,难以区分的问题,本文提出一种基于双路多尺度卷积的近红外光谱羊绒羊毛纤维预测模型。采集了羊绒羊毛样品的近红外光谱波段数据共1170个进行验证,近红外光谱波段数据范围是1300~2500 nm。利用两个并行卷积神经网络来提取近红外光谱波段的特征,采用原始近红外光谱波段数据和降维近红外光谱波段数据同时输入的方式,并利用多尺度特征提取模块进一步提取中间具有贡献力的近红外光谱波段特征,利用路径交流模块用于两路近红外光谱波段特征的信息交流,最后利用类级别融合得到羊绒羊毛纤维预测结果。在实验过程中,将采集的80%近红外光谱波段数据用于模型训练,20%近红外光谱波段数据用于模型测试。模型测试集的平均预测准确率为94.45%,与传统算法中的随机森林、SVM、1D-CNN等算法相比较分别提升了7.33%、5.22%、2.96%,并进行消融实验对所提模型的结构进一步验证。实验结果表明,本文提出的双路多尺度卷积的近红外光谱羊绒羊毛纤维预测模型可实现羊绒羊毛纤维的快速无损预测,为近红外光谱羊绒羊毛纤维预测提供了新的思路。 展开更多
关键词 羊绒羊毛 近红外光谱 深度学习 双路多尺度卷积神经网络
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基于机器学习的油茶叶片钾含量估算模型构建
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作者 唐雪海 燕李鹏 +4 位作者 傅根深 匡帆 窦敏 黄庆丰 欧强新 《中国油料作物学报》 北大核心 2025年第2期488-501,共14页
为实现大面积油茶林生长遥感监测,构建适用于长林系列油茶钾含量估算模型,利用高光谱进行叶片钾(LKC)无损监测,探明油茶叶片钾含量与冠层光谱的响应关系。使用多元散射校正和Savitzky-Golay卷积一阶求导(SGFD)对长林系列油茶的冠层光谱... 为实现大面积油茶林生长遥感监测,构建适用于长林系列油茶钾含量估算模型,利用高光谱进行叶片钾(LKC)无损监测,探明油茶叶片钾含量与冠层光谱的响应关系。使用多元散射校正和Savitzky-Golay卷积一阶求导(SGFD)对长林系列油茶的冠层光谱进行预处理,建立多波段光谱指数组合,构建LKC最优估算模型。结果表明:LKC与原始光谱的响应在绿光和红光波段敏感区间的光谱反射率与叶片钾含量为负相关,反映养分含量变化对光合色素的整体影响;预处理效果上,SGFD整体优于多元散射校正,预处理与光谱指数的组合效果会随光谱维度的增加发生变化,冠层尺度下LKC与光谱特征的绝对值最大相关系数为0.62;混合变量选择策略VCPA-IRIV(变量组合集群分析VCPA和迭代保留信息变量IRIV的组合)对光谱变换特征具有99%以上的变量空间压缩率,有效提升了估算模型精度,经多元散射校正和SGFD预处理后的保留变量数增加,其中两波段和三波段光谱指数在入选波长组合位置上具有强弱光谱信号结合的特点。最适LKC模型是SGFD-NDSI-BPNN,R_(P)^(2)=0.84,RMSEP=0.35 g/kg,RPD=2.56。本文构建的长林系列油茶林LKC估算模型,可为大面积油茶林生长的遥感监测提供依据。 展开更多
关键词 油茶 叶片钾含量 光谱指数 多元散射校正 Savitzky-Golay卷积一阶求导 养分监测
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小茴香荧光碳点的制备及水中Cr^(6+)的检测
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作者 张丽珍 张利娜 +2 位作者 杨冬业 黄晓艳 覃思银 《化工新型材料》 北大核心 2025年第2期247-251,257,共6页
以自然界中生物质为前体合成功能性碳量子点(C-CDs)是一种绿色环保的合成策略。本研究以小茴香阴干草质茎作为碳源,通过简单的一步水热法合成水溶性良好的C-CDs。该C-CDs在紫外灯照射下能够发出明亮的蓝色荧光,最佳激发波长和最佳发射... 以自然界中生物质为前体合成功能性碳量子点(C-CDs)是一种绿色环保的合成策略。本研究以小茴香阴干草质茎作为碳源,通过简单的一步水热法合成水溶性良好的C-CDs。该C-CDs在紫外灯照射下能够发出明亮的蓝色荧光,最佳激发波长和最佳发射波长分别为381nm和460nm。实验发现,C-CDs具有良好的抗光漂白性,以及优秀的pH稳定性。此外,C-CDs对金属Cr^(6+)具有较高的选择性,在460nm处的荧光强度随Cr^(6+)浓度的增加而降低,具有显著的荧光猝灭效应。C-CDs的荧光猝灭与Cr^(6+)浓度在0~100μmol/L范围内呈线性关系(R^(2)=0.9964),最低检出限为0.30nmol/L。在实际应用中,自来水和湖水中的Cr^(6+)检测回收率在97.1%~100.25%。因此,小茴香C-CDs可作为荧光探针检测Cr^(6+)。 展开更多
关键词 小茴香 荧光碳点 水热法 荧光探针 Cr^(6+)
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基于高光谱成像技术的土壤含水量检测研究
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作者 马玲 张祎洋 +4 位作者 李亚娇 马思艳 王静 马燕 吴龙国 《中国农学通报》 2025年第5期157-164,共8页
本研究旨在利用高光谱成像技术快速检测土壤含水量,以实现对番茄植株生长状况的及时监测。通过提取304个土壤样本的平均光谱反射率,采用异常值剔除、样本集划分、3种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化处理。研究中运用了连续投影算... 本研究旨在利用高光谱成像技术快速检测土壤含水量,以实现对番茄植株生长状况的及时监测。通过提取304个土壤样本的平均光谱反射率,采用异常值剔除、样本集划分、3种预处理方法对原始光谱进行预处理和优化处理。研究中运用了连续投影算法(successive projections algorithm,SPA)、无信息变量消除变换法(uninformation variable elimination,UVE)、迭代保留信息变量法(iterative retained information variable,IRIV)、遗传偏最小二乘算法(genetic partial-least-squares algorithm,GAPLS)4种方法提取特征波长,并基于这些波长建立偏最小二乘回归(partial-least-squares regression,PLSR)模型。进一步地,根据优选出的特征波长还构建了多元线性回归(Multiple linear regression,MLR)模型、主成分回归(Principal component regression,PCR)模型和卷积神经网络模型(convolutional neural network,CNN)。结果表明,在经过平均平滑法(moving average smoothing,MAS)对土壤含水量进行预处理后,使用IRIV法提取的特征波长所建立的土壤含水量定量预测模型表现最佳,其校正集相关系数Rc=0.7167,均方根误差RMSEc=0.0193;验证集相关系数Rp=0.6631,RMSEP=0.0272。特别是基于IRIV-CNN组合的模型展现出更优的性能,Rc=0.7655,RMSEc=0.0172。本研究不仅提供了一种有效的土壤水分监测手段,也为提高设施蔬菜产业中的水资源利用效率、促进番茄种植过程中科学合理的水分管理以及实现植株健康状态在线监控提供了强有力的技术支持。 展开更多
关键词 番茄 土壤含水量 高光谱成像 检测 特征波长选择 番茄植株生长监测
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基于LIBS结合机器学习算法的4种中药材识别
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作者 傅院霞 张飞 +2 位作者 徐丽 李莉 王莉 《蚌埠学院学报》 2025年第2期85-91,共7页
以LIBS技术采集到的当归、佛手、鸡血藤、茯苓4种中药材光谱数据为基础,以快速准确的识别中药材为主要目标,结合机器学习算法,建立识别模型。通过LIBS技术采集4种不同中药材光谱数据,用主成分分析法(PCA)对4种中药材测得的数据进行降维... 以LIBS技术采集到的当归、佛手、鸡血藤、茯苓4种中药材光谱数据为基础,以快速准确的识别中药材为主要目标,结合机器学习算法,建立识别模型。通过LIBS技术采集4种不同中药材光谱数据,用主成分分析法(PCA)对4种中药材测得的数据进行降维处理,再采用随机森林(RF)算法等构建识别模型,建立误差曲线,训练集和测试集的结果对比分析,最终实现对4种中药材的识别。结果显示结合RF算法构建的模型,验证的平均准确率可以达到93.175%。再利用精细树、线性判别、SVM、KNN、宽神经网络等学习算法建立模型,验证的准确率分别为88.10%、86.90%、82.14%、90.48%、92.86%。结果表明基于LIBS结合机器学习算法建模可以对不同药材进行区分,期望能对中药材的识别提供一种可在线、快速检测的方法。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 机器学习算法 中药材 主成分分析 随机森林法
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MnO_(2)纳米片氧化维生素B_(1)的综合化学实验
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作者 文辉忠 杨锦 王益林 《山东化工》 2025年第3期260-263,共4页
综合实验的开设有助于学生理解基本理论和掌握实验技能、培养科研兴趣、提升科研能力和综合素质。为此,设计了基于二氧化锰纳米片氧化维生素B_(1)的研究型荧光分析实验。具体包括二氧化锰纳米片的制备、维生素B_(1)氧化条件的选择、方... 综合实验的开设有助于学生理解基本理论和掌握实验技能、培养科研兴趣、提升科研能力和综合素质。为此,设计了基于二氧化锰纳米片氧化维生素B_(1)的研究型荧光分析实验。具体包括二氧化锰纳米片的制备、维生素B_(1)氧化条件的选择、方法分析性能的评估和实际样品测定等4部分内容。测定原理是:在弱碱性条件下,二氧化锰纳米片将非荧光的维生素B_(1)氧化成强荧光的硫色素,在370 nm波长光的激发下,硫色素的荧光强度值与维生素B_(1)的浓度线性相关。该实验将纳米材料的合成与荧光分析技术相结合,可培养学生的探索精神与创新思维,促进学生专业能力的提高。 展开更多
关键词 二氧化锰纳米片 荧光 研究型
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基于光谱技术的食品添加剂非法添加物检测与识别
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作者 王淑敏 《现代食品》 2025年第2期210-212,共3页
光谱技术在食品添加剂非法添加物检测与识别的应用,成为食品安全领域中的一项革命性进展。利用先进的光谱分析手段,能迅速而准确地检测出潜藏在食品中的非法添加物,赋予监管部门更强大的监督能力。该技术的兴起,为消费者的饮食安全建立... 光谱技术在食品添加剂非法添加物检测与识别的应用,成为食品安全领域中的一项革命性进展。利用先进的光谱分析手段,能迅速而准确地检测出潜藏在食品中的非法添加物,赋予监管部门更强大的监督能力。该技术的兴起,为消费者的饮食安全建立保障防线,更预示着食品安全管理今后的发展趋势。随着科技的不断演进,光谱技术将在食品添加剂检测领域成为捍卫公众餐桌安全不可或缺的科技力量。 展开更多
关键词 光谱技术 食品添加剂 非法添加物检测
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基于近红外光谱技术和变量筛选-偏最小二乘判别分析方法的铁皮石斛产地无损溯源 被引量:1
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作者 柳薇 邱熙文 +3 位作者 蒋立文 范伟 李跑 郑郁 《分析测试学报》 北大核心 2025年第2期246-252,共7页
基于近红外(NIR)光谱技术与变量筛选-偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法,建立了一种铁皮石斛产地的无损溯源方法。利用光栅型便携式NIR光谱仪采集了3个积分时间(25、45、65 ms)下3个产地共900份铁皮石斛枫斗的光谱。采用光谱预处理方法消... 基于近红外(NIR)光谱技术与变量筛选-偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法,建立了一种铁皮石斛产地的无损溯源方法。利用光栅型便携式NIR光谱仪采集了3个积分时间(25、45、65 ms)下3个产地共900份铁皮石斛枫斗的光谱。采用光谱预处理方法消除光谱中的干扰;以主成分分析(PCA)、PLS-DA方法建立了铁皮石斛产地的鉴别模型;通过竞争性自适应重加权采样法(CARS)、蒙特卡罗-无信息变量消除法(MCUVE)及连续投影算法(SPA)筛选获得特征变量进一步提升PLS-DA模型鉴别准确性;此外,首次探究了积分时间对铁皮石斛产地溯源模型的影响。结果表明:无论是原始光谱还是优化预处理后的光谱,PCA方法均无法实现铁皮石斛产地的准确鉴别;45 ms和65 ms积分时间的PLS-DA模型可以实现石斛产地的100%鉴别分析;CARS和MC-UVE模型显著优于SPA模型,可在获得较少变量数的前提下实现石斛产地的100%鉴别分析。以上结果表明,基于便携式NIR光谱技术与变量筛选-PLS-DA方法可实现对铁皮石斛产地的准确鉴别,为中药材的质量控制研究提供了新方向。 展开更多
关键词 近红外光谱技术 铁皮石斛 产地溯源 变量筛选方法 偏最小二乘判别分析
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基于荧光光谱和拉曼光谱技术的中药检测研究
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作者 逯美红 张凡 +4 位作者 暴雅婷 王志军 雷海英 王翔宇 高鹏慧 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期139-145,共7页
中医药是中华文化的瑰宝和中华文明的结晶,在全民健康中发挥着重要作用。由于中药生长环境受限及市场需求量的增大,市场上出现了许多以次充好、以假乱真的中药,这对中药发展及质量保障都极为不利。因此,对中药的检测和鉴定非常重要。为... 中医药是中华文化的瑰宝和中华文明的结晶,在全民健康中发挥着重要作用。由于中药生长环境受限及市场需求量的增大,市场上出现了许多以次充好、以假乱真的中药,这对中药发展及质量保障都极为不利。因此,对中药的检测和鉴定非常重要。为了探究中药的荧光光谱和拉曼光谱特性,选取白芷、苏木、山药、地榆四种中药进行分类检测研究。一方面,从化学成分和结构的角度分析中药白芷和苏木产生荧光的可能性,采用F-4600型荧光光谱仪(200~750 nm)分别在不同激发波长和不同浓度下测试了白芷和苏木水浸液的荧光光谱,探究了白芷和苏木水浸液的荧光光谱特性,并对荧光强度与不同浓度、激发波长的关系进行了探讨。另一方面,采用共聚焦显微拉曼光谱仪(100~4000 cm^(-1))对4种不同产地的山药和2种不同产地的地榆中药饮片的拉曼光谱分别进行测试研究。结果表明,白芷水浸液在波长260~350 nm的光激发下,产生较强荧光,最佳激发波长是340 nm,荧光峰值波长为420 nm,其荧光强度随浓度的增大而增强,且样品浓度较低时,荧光强度与浓度成线性关系;苏木水浸液在200~290 nm的光激发下,产生较强荧光,最佳激发波长为220 nm,荧光峰值波长为345 nm,随浓度的增加,荧光强度先增强后减弱,在浓度为0.175 mg·mL^(-1)时荧光强度达到最大。白芷水浸液和苏木水浸液的荧光强度都与激发波长的关系呈现高斯分布,符合荧光规律。分析山药和地榆的拉曼光谱,发现不同产地的拉曼特征基本一致,确认山药的拉曼特征峰主要集中在477、862、939、1080、1258、1337和1457 cm^(-1)处;地榆的拉曼特征峰主要集中在862和1337 cm^(-1)处,主要归属与已有的化学成分研究结果相符。部分特征峰处拉曼活性出现差异,可以作为区分不同产地中药的依据。该研究结果不仅为荧光光谱在中药鉴定及质量分析中的应用提供了实验数据和方法参考,也为利用拉曼光谱技术实现中药的快速准确检测及产地归属奠定了基础。 展开更多
关键词 白芷 苏木 山药 地榆 荧光光谱 拉曼光谱
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