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基于改进LSTM的FBG传感网络光谱基线校正方法

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光通信研究 2024年第4期 38-45页

作者：韩颖张旭于明鑫庄炜北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学天津300072

【目的】针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅(FBG)光谱信号基线漂移问题,文章提出了一种基于改进的长短期记忆(LSTM)模型的光谱基线校正方法。【方法】改进的LSTM模型由卷积神经网络(CNN)、全连接层和LSTM网络组成。CNN与LSTM模型相... 详细信息

【目的】针对复杂外界环境所致的光纤布拉格光栅(FBG)光谱信号基线漂移问题,文章提出了一种基于改进的长短期记忆(LSTM)模型的光谱基线校正方法。【方法】改进的LSTM模型由卷积神经网络(CNN)、全连接层和LSTM网络组成。CNN与LSTM模型相比,改进的LSTM模型利用CNN提取FBG光谱信号的特征信息。文章使用仿真数据集和实测数据集对改进的LSTM模型进行训练。仿真数据集由特征噪声、基线和FBG光谱组成。分别使用小波软阈值法、惩罚最小二乘法、循环神经网络(RNN)法、LSTM法和改进的LSTM法进行基线校正。使用FBG传感信号存活率和均方根误差(RMSE)对5种方法的校正结果进行评价。【结果】使用仿真数据集对LSTM模型进行训练与测试,改进的LSTM模型将FBG传感信号存活率提高了60.8%。采用仿真数据集对模型进行预训练后,再将使用实测数据集对经过预训练的模型进行训练得到的改进LSTM模型与直接使用实测数据集训练的模型相比,改进的LSTM模型具有更好的校正效果。FBG光谱的RMSE降低了10.95%,RMSE的标准差降低了4%。使用改进的LSTM模型对FBG光谱实测数据集进行校正,FBG传感信号存活率提高了50.5%。与小波软阈值法、惩罚最小二乘法、RNN法和LSTM法相比,改进后的LSTM模型具有更好的校正效果,RMSE的均值和标准差分别为0.0122和0.0024。解调中心波长的RMSE为0.036 pm,并且基线校正过程只需9.68 ms。【结论】改进的LSTM模型是一种有效的基线校正方法,在复杂外部环境下具有广阔的应用前景。

关键词：光纤布拉格光栅光谱基线校正改进长短期记忆模型深度学习

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MG-Y激光器波长跳变的电流补偿方法研究

光通信研究 2024年

作者：汪迪庄炜张旭王乐刘万泉北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心天津大学澳大利亚科廷大学北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室广州南沙光子感知技术研究院

【目的】在当前航天领域的高速发展下，对光纤传感解调系统的性能提出了更为严格的要求。文章旨在解决调制光栅Y分支（MG-Y）激光器在通道切换时出现的波长跳变问题，从而提高激光器的波长稳定性，进而提升光纤传感解调系统在高速扫描... 详细信息

【目的】在当前航天领域的高速发展下，对光纤传感解调系统的性能提出了更为严格的要求。文章旨在解决调制光栅Y分支（MG-Y）激光器在通道切换时出现的波长跳变问题，从而提高激光器的波长稳定性，进而提升光纤传感解调系统在高速扫描下对振动信号的解析精度。【方法】通过深入研究MG-Y激光器的调谐特性，文章揭示了切换频率对输出波长的显著影响，并在此基础上建立了不同切换频率下激光器的波长跳变模型。基于波长跳变模型，设计和搭建MG-Y激光器波长跳变补偿系统，并提出了基于通道内电流规律的波长偏差补偿方法，通过调整通道切换处的三路电流，实现对波长误差的精准补偿，从而有效解决了波长跳变问题。【结果】实验结果表明，切换频率与波长偏差之间存在对数关系，通过实验数据拟合得到了波长偏差与切换频率的关系式。进一步的实验验证表明，通过对通道切换处的三路电流进行补偿，波长误差在1 pm以内，表现出了显著的性能提升。【结论】因此，通过该补偿方法，波长偏差得到了显著减小，MG-Y激光器的波长稳定性得到了明显提升。文章不仅在理论上填补了光纤传感解调系统在高速振动环境下的技术空白，更直接服务于国家在航天装备领域的核心竞争力提升，具有深远的科学和应用价值。

关键词：调制光栅Y分支激光器波长跳变切换频率电流补偿波长稳定性

以婴幼儿行为观察为依据优化托班小组活动的实践研究

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教育 2024年第20期 59-61页

作者：庄炜群上海市松江区托育服务指导中心

一、问题的提出（一）基于托班幼儿年龄特点及需求依据托班幼儿年龄特点，主要的教学应以个别化教学和小组活动为主。托幼机构相比于家庭，其优势就在于群体的意义。幼儿在群体中，通过比较自己与他人的行为，开始逐步理解他人的心理，...

一、问题的提出（一）基于托班幼儿年龄特点及需求依据托班幼儿年龄特点，主要的教学应以个别化教学和小组活动为主。托幼机构相比于家庭，其优势就在于群体的意义。幼儿在群体中，通过比较自己与他人的行为，开始逐步理解他人的心理，以协调自己的行为。托班幼儿正值开始注意他人、对他人感兴趣、从独自性行为走向与同伴的平行性行为，并开始有群体意识的时候，因此小组活动能助推幼儿理解“大家”。

关键词：

基于KMeans的MG-Y激光器准连续调谐方法

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光通信研究 2024年第4期 79-84页

作者：张子娇刘万泉张旭吕峥庄炜北京信息科技大学光电信息与仪器北京市工程研究中心北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 北京工业大学信息学部北京100124 澳大利亚科廷大学计算机系澳大利亚珀斯6102 广州南沙智能感知研究院广州511462

【目的】光纤光栅传感系统的光源为系统提供能量,稳定且连续的光源对于整个解调系统的应用至关重要。当将调制光栅Y分支(MG-Y)激光器作为光纤光栅解调系统的光源时,需解决MG-Y激光器难以在所需特定波长范围内快速获得稳定且连续的波长... 详细信息

【目的】光纤光栅传感系统的光源为系统提供能量,稳定且连续的光源对于整个解调系统的应用至关重要。当将调制光栅Y分支(MG-Y)激光器作为光纤光栅解调系统的光源时,需解决MG-Y激光器难以在所需特定波长范围内快速获得稳定且连续的波长调谐问题。【方法】为实现MG-Y激光器快速获得稳定且连续的波长,文章提出了K均值(KMeans)聚类模型,并将其运用到MG-Y激光器快速获取高质量电流-波长查找表(LUT)的构建方法中。【结果】通过KMeans聚类模型方法结合MG-Y激光器调谐特性,可以快速获得构建LUT中相位调谐区域内最优调谐参数曲线的质心点,消耗时间约18.26 s,再依据MG-Y激光器自身的左、右和相位的调谐特性,采用均匀插值的方法来实现MG-Y激光器的波长精细调谐。使用KMeans聚类模型得到全调谐范围LUT,按照一定间隔筛选得到目标LUT。激光器按照该目标LUT下发命令的输出波长,实测波长的均值与目标波长的误差绝对值的均值为0.18 pm,误差绝对值的标准差为0.52 pm。从而可将MG-Y激光器作为光纤光栅传感系统的稳定光源来使用。【结论】经实验验证,传统的人工完成寻找每个相位调谐区域找到质心点的用时至少需要。30 min。通过KMeans聚类模型方法,完成同样操作,能大幅缩短寻找质心点的时间。并且通过该方法可控制MG-Y激光器实现输出准连续调谐的稳定波长。

关键词：调制光栅Y分支激光器 K均值聚类连续调谐查找表

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优质甜玉米骨干系在低温下种子萌发及幼苗抗性研究

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核农学报 2024年第7期38卷 1258-1267页

作者：廖长见詹鹏麟张扬卢和顶许静庄炜陈山虎林建新福建省农业科学院作物研究所/玉米研究中心福建福州350013

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势... 详细信息

甜玉米普遍存在种子发芽率低及对低温敏感的问题。为探明甜玉米种子发芽和幼苗对低温耐受性,本研究选取12份甜玉米骨干自交系,分别于25、18和12℃温度下测定萌发相关生理指标,结合相关性及聚类分析,筛选出低温萌发优势材料;选取5份优势材料开展幼苗4℃低温处理,进行耐寒相关生理指标比较及耐寒基因表达分析。结果表明,随着温度的下降,12份甜玉米骨干自交系的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均受到不同程度抑制,其中发芽变幅分别为82.5、75.8和62.5个百分点;方差分析结果表明,发芽率和发芽势在温度、品种及温度与品种间互作效应均存在极显著差异;在18和12℃下,8个耐低温发芽能力单项指标表明,发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数两两之间存在显著相关,性状聚类分析将12品种分为3类,分别为耐冷型、一般型和敏感型,筛选出闽甜系T146(1-46)、闽甜系L18(L18)、12hi307(307)、闽甜系JR8609(JR86)、闽甜系AS67(AS67)、闽甜系X9034(X90)和闽甜系AG87(AG87)为具有较好的耐低温萌发能力的优势材料。针对1-46、L18、307、JR86和AS67进行幼苗低温处理,其中L18幼苗的丙二醛(MDA)含量显著低于其余4份材料,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性表现相反;抗寒基因表达分析结果发现,ZmCesA2、ZmCesA10和ZmDREB1.7在AS67和L18中表达较高,ZmMPK2在L18中表达最低;综合分析结果表明,闽甜系L18和闽甜系AS67具有较强耐低温能力。本研究结果一方面丰富了甜玉米耐寒性理论研究,另一方面为耐寒新品种选育提供了良好的材料资源。

关键词：甜玉米低温胁迫发芽率耐寒性育种

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黑孢藻粉对Cu和Cd的吸附特性研究

南宁师范大学学报(自然科学版) 2024年

作者：杨小霞钟俏君庄炜东周洁华赵志娟南宁师范大学环境与生命科学学院南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室南宁师范大学地理科学与规划学院广西山地生态系统动植物进化与保护重点实验室

重金属污染对水生态系统的影响日益严重,利用藻类去除水体中的重金属,已越来越受到研究者的关注.本研究以黑孢藻粉为生物吸附材料,探究其对Cu2+和Cd2+的吸附作用.通过分批实验研究不同的pH、温度、初始离子浓度、吸附时间对黑孢藻粉吸... 详细信息

重金属污染对水生态系统的影响日益严重,利用藻类去除水体中的重金属,已越来越受到研究者的关注.本研究以黑孢藻粉为生物吸附材料,探究其对Cu2+和Cd2+的吸附作用.通过分批实验研究不同的pH、温度、初始离子浓度、吸附时间对黑孢藻粉吸附效果的影响,并采用动力学、热力学、等温模型对吸附特性进行探讨.结果表明,黑孢藻粉在pH为6和7时对Cu2+和Cd2+的吸附效果最佳,吸附量可达13.0mg/g和13.4mg/g;随着初始离子浓度的增加,黑孢藻粉对Cu2+和Cd2+的吸附量逐渐升高,当浓度为100mg/L时,吸附量分别为26.7mg/g和22.9mg/g;升温可促进黑孢藻粉吸附Cu2+和Cd2+,在30℃时对两种离子的吸附量均大于11.0mg/g.热力学研究表明黑孢藻粉对Cu2+和Cd2+的吸附为吸热反应;等温线分析显示黑孢藻粉吸附Cu2+和Cd2+的过程分别符合Freundlich和Langmuir模型;Cu2+和Cd2+的准二级动力学模型拟合效果较好,相关系数均大于0.9,即吸附过程受化学反应控制.

关键词：黑孢藻粉影响因素 Cu Cd 吸附特性

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3个优质甜玉米品种幼苗及田间耐寒性分析

福建农业学报 2024年第3期39卷 243-250页

作者：詹鹏麟张扬林建新卢和顶许静庄炜陈山虎廖长见福建省农业科学院作物研究所/玉米研究中心福建福州3500013

【目的】为提升甜玉米产值,生产上常需要促早和冬种栽培,但两种栽培模式会经历低温危害过程,因此鉴定耐寒性甜玉米品种在种植和推广具有重要应用价值。【方法】以闽甜6855及同生态应用品种萃甜618和广良甜27号(简称广良27)为供试材料,... 详细信息

【目的】为提升甜玉米产值,生产上常需要促早和冬种栽培,但两种栽培模式会经历低温危害过程,因此鉴定耐寒性甜玉米品种在种植和推广具有重要应用价值。【方法】以闽甜6855及同生态应用品种萃甜618和广良甜27号(简称广良27)为供试材料,采用室内和大田低温表型鉴定,对幼苗耐寒性生理指标及大田果穗外观品质性状进行比较分析。【结果】(1)3个品种幼苗进行4℃处理24、48、72 h后,表型性状结果发现闽甜6855耐寒性最强,萃甜618次之,广良27最弱。(2)对低温处理下5个耐寒指标检测发现,在48 h下闽甜6855中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(Peroxidase,POD)酶活含量分别为315.43和429.81 U·g^(-1),过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性为771.97μmoL·min^(-1)·g^(-1),分别比萃甜618高13.9%、109.1%和28.5%,比广良27高34.3%、86.4%和18.8%;丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量在闽甜6855积累最低;而可溶性蛋白质(Soluble protein,SP)含量在闽甜6855中显著高于广良27。(3)耐寒指标相关性分析发现,SOD酶活性与处理时间和CAT酶活性有极显著相关性,与SP酶活性具有显著性相关。(4)冬季大田种植,采后比较果穗特性,发现闽甜6855结实性最好,外观好,无缺粒现象;穗行数达15.6、出籽率71.68%,高于萃甜618和广良27,秃尖长最短。【结论】闽甜6855幼苗期在表型和生理上具有更明显的耐寒性,低温下果穗外观品质优势强,具有重要推广应用价值。

关键词：甜玉米苗期耐寒性生理指标出籽率

施用堆肥污泥对土壤细菌群落结构及朝天椒生长的影响

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南宁师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期41卷 161-168页

作者：钟俏君韦柳江庄炜东杨小霞赵志娟南宁师范大学地理科学与规划学院广西南宁530100 南宁师范大学环境与生命科学学院广西南宁530100 南宁师范大学广西山地生态系统动植物进化与保护重点实验室广西南宁530100

通过研究不同比例(0%、5%、10%、20%)堆肥污泥处理下土壤细菌多样性和群落结构、部分土壤理化性质以及朝天椒生长性状的变化,以期为污泥减量化、无害化和资源化利用提供理论依据。结果表明,作物种植前施用堆肥污泥提高了放线菌门(Actino... 详细信息

通过研究不同比例(0%、5%、10%、20%)堆肥污泥处理下土壤细菌多样性和群落结构、部分土壤理化性质以及朝天椒生长性状的变化,以期为污泥减量化、无害化和资源化利用提供理论依据。结果表明,作物种植前施用堆肥污泥提高了放线菌门(Actinobacteriota)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、糖单孢菌属(Saccharomonospora)、嗜热裂孢菌属(Thermobifida)、链霉菌属(Streptomyces)、清野氏菌属(Planifilum)、节杆菌属(Arthrobacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度,降低了变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度。相关性分析表明放线菌门、糖单孢菌属和嗜热裂孢菌属与朝天椒生长性状呈显著正相关;变形菌门和酸杆菌门与朝天椒生长性状呈显著负相关。pH、阳离子交换量和全氮与部分门水平细菌群落存在显著相关性;阳离子交换量和有机质与部分属水平细菌群落存在显著相关性。由朝天椒生长状况可知,施用比例5%、20%的堆肥污泥能显著提高朝天椒果实数量和果实重量。

关键词：堆肥污泥细菌多样性细菌群落结构土壤理化性质

Straub Rotarex系统联合药物涂层球囊治疗股浅动脉支架内狭窄闭塞性疾病的疗效

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广州医科大学学报 2024年第1期52卷 25-29页

作者：庄炜钊黄晨李伟奇唐郁宽广州市番禺区中心医院微创介入科广东广州511400

目的:探讨Straub Rotarex系统联合药物涂层球囊治疗股浅动脉支架内狭窄闭塞性疾病的临床疗效。方法:收集2021年3月至2022年8月本科收治的股浅动脉支架内再狭窄闭塞性疾病患者38例,按治疗方法不同分为对照组(n=19)和观察组(n=19)。观察... 详细信息

目的:探讨Straub Rotarex系统联合药物涂层球囊治疗股浅动脉支架内狭窄闭塞性疾病的临床疗效。方法:收集2021年3月至2022年8月本科收治的股浅动脉支架内再狭窄闭塞性疾病患者38例,按治疗方法不同分为对照组(n=19)和观察组(n=19)。观察组采用器械旋切联合药物涂层球囊扩张治疗,对照组采用溶栓并球囊扩张治疗,所有患者均处理单侧病变。术前、术后6个月和12个月,比较两组踝肱指数、皮肤颜色及皮温、Rutherford分级、再通率、截肢率,并进行血管闭塞评价。结果:术前两组患者临床资料比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。术后6个月观察组踝肱指数为0.90±0.05、再通率为(95±2)%,对照组分别为0.70±0.15、(73±3)%,观察组较对照组均明显升高(均P<0.05)。术后12个月,观察组踝肱指数为0.85±0.20、再通率为(82±3)%、截肢率为(5±1)%,对照组分别为0.60±0.03、(63±6)%、(43±5)%,组间比较差异均有统计学意义(均P<0.05)。术后6个月及12个月,观察组Rutherford分级、皮肤颜色及皮温均优于对照组(均P<0.05)。结论:Straub Rotarex系统联合药物涂层球囊治疗股浅动脉支架内再狭窄闭塞安全可靠,治疗效果优于溶栓球囊扩张治疗。

关键词： Straub Rotarex系统药物涂层球囊支架内再狭窄治疗结果