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基于SPA-SVR的紫外光谱水质污染物含量解耦预测方法

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激光与光电子学进展 2023年第7期60卷 386-393页

作者：姜吉光石磊苏成志常川李笑天侯小龙田爱鑫长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学人工智能研究院吉林长春130022

快速、精准地实现水体中多种污染物的耦合干扰解析及含量检测对野外水质实时监测具有重要意义。针对紫外光谱法同步检测化学需氧量(COD)和浊度时存在特征耦合及谱峰重叠干扰,进而严重影响检测精度的问题,提出了一种连续投影算法结合支... 详细信息

快速、精准地实现水体中多种污染物的耦合干扰解析及含量检测对野外水质实时监测具有重要意义。针对紫外光谱法同步检测化学需氧量(COD)和浊度时存在特征耦合及谱峰重叠干扰,进而严重影响检测精度的问题,提出了一种连续投影算法结合支持向量回归的水质污染物含量解耦预测方法。采用连续投影算法对水质样本的紫外吸收光谱特征波长进行筛选,消除无关冗余数据以提高模型迭代速率和精度。基于多分类支持向量机思想对支持向量回归算法进行多回归拟合改进,实现COD和浊度的紫外光谱耦合解析和含量的同步预测。通过实际水样检测验证,结果表明:耦合解析前的预测均方根误差改进率达到76%,最大相对误差均降低至4%以内,优于同类方法的检测精度,该研究对紫外光谱法水质多耦合参数检测应用具有参考价值。

关键词：光谱学紫外光谱法化学需氧量浊度耦合预测支持向量回归

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基于噪声主动控制方法的车内声品质研究

基于噪声主动控制方法的车内声品质研究

作者：姜吉光吉林大学

学位级别：硕士

本文结合课题组承担的教育部“优秀青年教师资助计划”专项科研基金资助项目《车内非稳态噪声自适应主动控制的神经网络方法》以及吉林省科技发展计划重点项目《轿车车内风噪声和轰鸣声的分析与控制》,通过对大量文献资料的阅读与研究,... 详细信息

本文结合课题组承担的教育部“优秀青年教师资助计划”专项科研基金资助项目《车内非稳态噪声自适应主动控制的神经网络方法》以及吉林省科技发展计划重点项目《轿车车内风噪声和轰鸣声的分析与控制》,通过对大量文献资料的阅读与研究,结合课题组以往的研究成果,本文提出了以噪声主动控制的方法来改善车内声音品质的研究思路。首先,根据课题组以往的研究经验,对以发动机转速信号为参考信号来构造初始次级声源信号的主动降噪方法进行了研究,并在此基础上对已开发的车内噪声自适应控制器(ECU)进行了改进,使控制器的性能得到了优化。其次,建立以自适应主动控制方法改善声品质的控制策略,确定了以改进的LMS算法—FLMS算法作为控制算法,并通过对FLMS算法在线建模,合理地选取FLMS算法的滤波器阶数M和收敛因子μ等控制参数,并根据得到的控制参数编写了相应的控制软件。再次,本文对四种轿车在怠速和四挡80km/h速度下匀速行驶工况时车内噪声品质进行了等级评分和成对比较两种方法的主观评价试验,建立了以客观参数描述主观评价结果的回归方程。结果表明,稳态工况下轿车车内噪声品质主要受响度和尖锐度两个心理声学参数的影响。最后,按论文提出的方案进行了车内声品质自适应主动控制试验与分析,得到了控制前后特征响度和尖锐度的对比曲线及主动控制对声品质改善效果图。试验结果表明,实施噪声主动控制前后声品质烦躁度等级降低了大约5级,证明了基于噪声主动控制方法进行车内声品质控制和改善是可行的,且效果显著。

关键词：汽车车内噪声主动控制声品质评价

基于EMD-PSO优化阈值的COD光谱去噪研究

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激光杂志 2023年第7期44卷 51-56页

作者：姜吉光侯小龙苏成志李笑天侯爵曾越长春理工大学机电工程学院长春130022 长春理工大学人工智能学院长春130022 吉林省生态环境监测中心长春130011

在对水体COD进行光谱检测时,光谱数据中会掺杂大量噪声,影响后续对水体COD的定量分析。为了降低噪声的影响,提出了一种经验模态分解-粒子群(EMD-PSO)优化阈值去噪模型,首先对EMD分解得到的特征模函数进行噪声主导分量和信号主导分量的划... 详细信息

在对水体COD进行光谱检测时,光谱数据中会掺杂大量噪声,影响后续对水体COD的定量分析。为了降低噪声的影响,提出了一种经验模态分解-粒子群(EMD-PSO)优化阈值去噪模型,首先对EMD分解得到的特征模函数进行噪声主导分量和信号主导分量的划分,通过PSO优化选取噪声主导分量部分的最佳阈值,对数据进行截取、重构,获得去噪光谱信号。以不同浓度梯度的COD标准溶液进行测试,实验结果表明:EMDPSO优化阈值去噪模型相对于EMD软、硬阈值去噪,信噪比有所提高,均方误差由软、硬阈值的0.6247和0.6725降至0.02619,样品浓度与吸光度线性相关系数更高,达到0.99798。

关键词：光谱检测经验模态分解粒子群优化阈值去噪

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面向野外水质监测的双光路光谱探头设计

激光杂志 2022年第7期43卷 25-30页

作者：常川苏成志姜吉光石磊侯爵李笑天侯小龙长春理工大学长春130022

针对在野外无人值守的环境下,光源不稳定与比色池污染影响紫外-可见光谱探头测量精度的问题提出一种双光路光谱探头设计方案并进行原理推导。采用Zemax和TracePro光学软件进行优化与仿真计算,得出光学系统辐射通量效率63.6%,光线发散角... 详细信息

针对在野外无人值守的环境下,光源不稳定与比色池污染影响紫外-可见光谱探头测量精度的问题提出一种双光路光谱探头设计方案并进行原理推导。采用Zemax和TracePro光学软件进行优化与仿真计算,得出光学系统辐射通量效率63.6%,光线发散角度为0.316°,满足光路设计的要求,确定光学系统的可行性。完成光谱探头的制作后,以COD标准溶液为检测指标,利用不同光强的光源和受污染的比色池对检测精度的影响进行实验验证。实验结果表明测量的相对误差均在4%以内,符合国家环境保护标准HJ/T 354-2007精度要求。

关键词：野外水质监测紫外-可见光谱双光路光谱探头

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颜色对车内噪声品质影响的主观评价试验

吉林大学学报（工学版） 2012年第3期42卷 539-544页

作者：苏丽俐王登峰陈书明姜吉光王倩吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022 吉林大学汽车工程学院长春130022

以蓝、粉、灰、橙、红5种颜色的汽车内饰图片作为视觉刺激,以5种汽车典型运行工况下采集到的车内噪声样本作为评价对象,构成25组视听组合。首先,利用语义细分法对待测声音样本的10种听觉属性进行主观评价。然后以'豪华感'和'运动感'作... 详细信息

以蓝、粉、灰、橙、红5种颜色的汽车内饰图片作为视觉刺激,以5种汽车典型运行工况下采集到的车内噪声样本作为评价对象,构成25组视听组合。首先,利用语义细分法对待测声音样本的10种听觉属性进行主观评价。然后以'豪华感'和'运动感'作为声品质整体主观评价指标,利用基于熵权的逼近理想解排序(Technique for order preference by similarity to i-deal solution,TOPSIS)方法对主观评价结果进行综合评价。试验结果表明:在蓝色图片刺激下声音样本'豪华感'最强,橙色最弱;在红色图片刺激下'运动感'最强,粉色最弱。因此,可以通过视听交互作用来实现车内噪声品质的改善。

关键词：车辆工程声品质主观评价逼近理想解排序法熵权颜色

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基于语义细分的车内声品质模糊综合评价

吉林大学学报（工学版） 2012年第2期42卷 309-315页

作者：苏丽俐王登峰姜吉光陈书明谭刚平吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130022

针对传统的语义细分法难以在声品质主观评价试验中获得评价对象整体感受择优排序的不足,提出了一种基于语义细分的声品质主观模糊综合评价方法,建立了适合于车内声品质主观评价的声音属性评价指标,确定了声音属性的结构及层次划分,根据... 详细信息

针对传统的语义细分法难以在声品质主观评价试验中获得评价对象整体感受择优排序的不足,提出了一种基于语义细分的声品质主观模糊综合评价方法,建立了适合于车内声品质主观评价的声音属性评价指标,确定了声音属性的结构及层次划分,根据不同试验确定了声音属性的关注程度各级指标权重。以在某轿车车内采集到的15个噪声样本为评价对象,分别利用该方法和成对比较法对声音的'豪华感'进行主观评价试验,并对评价得分进行排序比较。结果表明:本文提出的声品质主观模糊综合评价方法可在有效地维持评价主体原有任务量不变的情况下,准确地得到声音样本感知属性的评价等级隶属关系,以及声音样本整体主观感受评价得分的择优排序。

关键词：车辆工程车内噪声声品质主观评价语义细分法模糊综合评价

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基于车内噪声主动控制的选择性消声方法研究

科学技术与工程 2014年第12期22卷 288-291,297页

作者：姜吉光王登峰长春理工大学机电工程学院长春130022 吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室长春130025

基于噪声主动控制技术中的频率选择性最小均方算法,利用自行设计的自适应噪声有源控制系统,对被试车辆发动机工作在800 r/min、2 200 r/min、3 000 r/min时进行了低频段噪声选择性抵消控制。试验结果表明,所开发的噪声有源控制系统对稳... 详细信息

基于噪声主动控制技术中的频率选择性最小均方算法,利用自行设计的自适应噪声有源控制系统,对被试车辆发动机工作在800 r/min、2 200 r/min、3 000 r/min时进行了低频段噪声选择性抵消控制。试验结果表明,所开发的噪声有源控制系统对稳态工况下发动机发火频率及四阶谐波频率有良好的抵消效果;并在副驾驶员左耳旁位置分别取得了8.2 dB(Lin)、6.6 dB(Lin)和9.7 dB(Lin)的降噪量。

关键词：车辆工程车内噪声主动控制频率选择性消声

基于“轨迹分析法”的无碳小车微调机构的创新设计

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机械传动 2015年第12期39卷 83-87页

作者：刘洋姜吉光谢醇长春理工大学机电工程学院吉林长春130022

无碳小车是一种具有方向控制功能,以重力势能驱动的自行小车。为了解决无碳小车在制造误差、装配误差影响下运动轨迹不准确的问题,首先对小车运动轨迹进行数学分析,建立小车的运动轨迹方程。再利用Mathematica对小车的运动轨迹进行仿真... 详细信息

无碳小车是一种具有方向控制功能,以重力势能驱动的自行小车。为了解决无碳小车在制造误差、装配误差影响下运动轨迹不准确的问题,首先对小车运动轨迹进行数学分析,建立小车的运动轨迹方程。再利用Mathematica对小车的运动轨迹进行仿真实验。然后对影响轨迹变化的误差来源和误差形式进行了分析总结。基于此"轨迹分析法",提出将千分尺和蜗轮蜗杆机构引入到微调机构中的设计方法,得到了一种比以往调节精度高的微调机构和微调方法。通过实物样机测试,新的微调方案在轨迹修正中取得了很好的效果,为微调机构的设计提供了新的思路。

关键词：无碳小车轨迹分析 Mathematica 微调机构

紫外光谱法检测COD时波长和低温影响的探究

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光谱学与光谱分析 2020年第8期40卷 2403-2408页

作者：李鑫苏成志于丹阳盛宇博常川石磊姜吉光长春理工大学机电工程学院吉林长春130022 长春理工大学人工智能研究所吉林长春130022

COD代表了水体受还原性物质污染的程度。相对于采用传统方法检测COD,存在检测时间长且操作复杂等缺点,紫外光谱法以其检测速度快,无需使用化学试剂等特点成为了主流的检测方法。基于朗伯-比尔定律,以邻苯二甲酸氢钾粉末配置的COD标准溶... 详细信息

COD代表了水体受还原性物质污染的程度。相对于采用传统方法检测COD,存在检测时间长且操作复杂等缺点,紫外光谱法以其检测速度快,无需使用化学试剂等特点成为了主流的检测方法。基于朗伯-比尔定律,以邻苯二甲酸氢钾粉末配置的COD标准溶液为研究对象,针对低温环境下利用紫外光谱法检测COD精度的问题,分别对COD的最佳检测波长和温度对COD检测值的影响进行研究。同时选择长春市某地区地表水为研究对象,验证COD最佳检测波长在实际水样中的适用性及温度补偿模型的准确度。在研究检测波长对COD检测值的影响时,选用256, 266, 276, 286和296 nm共5个波长对样本进行回归分析,它们的吸光度分别为A256,A266,A276,A286,A296,将吸光度A与COD标准溶液浓度值进行线性回归,通过拟合结果得出:276, 286和296 nm处模型具有代表性,且在286 nm处拟合效果最好, 296 nm次之,最后为276 nm,其中286 nm处相关系数r为0.994 6,决定系数R2为0.989 4,波长为296 nm处和方差SSE=0.011 4,预测均方根误差RMSE=0.037 7,但其决定系数R2较低,可见在286 nm处COD检测值与吸光度具有最高的相关性,又探究了标准温度(20℃)下8 mg·L^-1的COD实际水样和标准水样的光谱吸收情况,得出286 nm同样适用于实际水样的检测,可见286 nm处为最佳检测波长。在研究温度对COD检测值的影响时,采集不同温度下COD实际水样与标准水样的紫外吸收光谱,经过分析得出:COD实际水样中紫外光谱吸收度会随温度升高而增大。为了减弱在COD测量中温度的影响,根据最小二乘原则,建立温度补偿模型。利用实际水样验证温度补偿模型的准确度,同时进行误差分析,分析结果表明:COD的实际值与补偿后值的最大相对误差为6.38%,最小相对误差为0.63%,且多数相对误差集中在4%,由此可见, COD温度补偿模型补偿精度高,效果良好。结果表明:COD检测选取的最佳波长及温度补偿模型可有效的提高COD低温检测精度。

关键词：化学需氧量低温补偿模型紫外光谱法吸光度