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数据驱动的多组分气体浓度检测机理及方法研究

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数据驱动的多组分气体浓度检测机理及方法研究

作者：尚尔阳东北电力大学

学位级别：硕士

我国现代工业的迅猛发展促进了经济的飞速增长,但同时也伴随着大量二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）的排放,极大地加剧了环境污染,并对人身安全构成了严重威胁。基于金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）的化学电阻传感... 详细信息

我国现代工业的迅猛发展促进了经济的飞速增长,但同时也伴随着大量二氧化硫（SO2）和二氧化氮（NO2）的排放,极大地加剧了环境污染,并对人身安全构成了严重威胁。基于金属氧化物半导体（Metal Oxide Semiconductor,MOS）的化学电阻传感器由于其低功耗、结构简单、高灵敏度等优点,被广泛应用于SO2和NO2的检测。但由于其具有交叉敏感性的问题,在实际应用中很容易受到干扰气体的影响,使气体检测结果的置信度降低。本文围绕提高MOS气体传感器的选择性,利用其交叉敏感性对混合气体进行定性识别和定量检测进行了研究。开发了具有抗干扰能力的快速响应气敏传感器,并通过一系列的数据挖掘技术,对具有交叉敏感性的传感器所采集到的数据集进行提取特征,结合模式识别技术实现了在复杂背景下对目标气体的检测。最后通过数据增强的方法扩充了数据集,并搭建了多组分气体分类网络,实现了单气体传感器对混合气体的定性识别和定量检测。本论文的主要研究内容如下:（1）采用低成本的水热法和煅烧技术制备了CeO2/CuO纳米复合材料,并对其进行了一系列的表征。通过控制CeO2与CuO的比例,实现了对CeO2/CuO纳米复合材料孔洞片状形貌的调节。并基于最佳样品制备了平面式气敏传感器,在气敏测试过程中最佳样品在最佳工作温度（100℃）下在50 ppm NO2气体的背景下响应为9.59。检测下限低至600 ppt,对10 ppm的NO2气体的响应时间为15 s。此外,在其他干扰气体背景下还展示出了优异的抗干扰能力。其良好的传感特性可以归因于CeO2纳米粒子修饰CuO纳米片增大的比表面积,为NO2提供了更多的吸附位点和CeO2与CuO构成的P-N异质结的协同效应。此外,CeO2还诱导了化学吸附氧与氧缺陷的形成,这进一步提高了传感器的性能。因此该传感器在复杂背景下的抗干扰检测和痕量跟踪监测等方面具有广阔的应用前景。（2）利用双气体传感器阵列开源数据集对数据挖掘提取特征的有效性进行验证。为了验证利用单气体传感器的交叉敏感性可以实现对混合气体的分类,选取8通道双气体传感器阵列开源数据集当中的TGS2611传感器采集到的单通道时序信号作为模型的输入,利用自编码器进行数据挖掘并通过线性判别分析（Linear Discriminant Analysis,LDA）有监督降维对数据挖掘的有效性进行了验证,最后基于自编码器进行数据挖掘的数据集在随机森林模型中对四种气体的分类准确率为79.69%。考虑到二维卷积在图片方向的有效应用,通过将时序信号转换为灰度图结合迁移学习对混合气体进行分类,经过50次迭代VGG16网络在测试集上对四种气体的分类准确率为92.3%。（3）通过煅烧技术结合交电磁场条件制备了TiO2量子点掺杂的NiO-CuO纳米复合材料。该敏感材料对NO2展示出了良好的传感特性的同时对不同浓度的SO2也有着不同程度的响应。依靠TiO2量子点掺杂的NiO-CuO纳米复合材料对NO2与SO2的交叉敏感性,在不同浓度SO2背景下对不同浓度的NO2进行了测试并构建了数据集,通过深层自编码器对原始数据集进行有效的数据挖掘,以隐藏层的128维权重作为特征。利用贝叶斯参数寻优优化的卷积神经网络（Bayesian Parameter Optimization-Convolutional Neural Network,BPO-CNN）实现了单气敏传感器在干扰气体的作用下对NO2浓度的分类与回归,气体浓度的识别准确率达到92.5%,气体浓度的回归拟合程度（R2）为0.96。（4）针对由于有效特征过少导致的具有交叉敏感单传感器对混合气体浓度检测误差较大,同时防止数据样本过少使得深度学习网络出现严重的过拟合现象,本文首先选择了集成学习进行搭建了网络,并通过粒子群参数寻优对集成学习模型进行优化,优化后的Adaboost模型对混合气体的分类准确率为89.1%。最后利用数据增强技术对数据集进行扩充,利用搭建的双模块防过拟合卷积神经网路对扩充后的数据集混合气体的定性定量检测,分类准确率为94.6%。验证了具有交叉敏感单传感器对混合气体的检测的可行性。

关键词：数据挖掘气敏传感器半导体金属氧化物卷积神经网络多组分气体检测

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多层特征融合与语义增强的盲图像质量评价

智能系统学报 2024年第1期19卷 132-141页

作者：赵文清许丽娇陈昊阳李梦伟华北电力大学控制与计算机工程学院河北保定071003 复杂能源系统智能计算教育部工程研究中心河北保定071003

针对现有盲图像质量评价算法在面对真实失真图像时性能较差的问题,本文提出多层特征融合和语义信息增强相结合的无参考图像质量评价算法。提取图像的局部和全局失真特征,利用特征融合模块对特征进行多层融合;利用多层扩张卷积增强语义信... 详细信息

针对现有盲图像质量评价算法在面对真实失真图像时性能较差的问题,本文提出多层特征融合和语义信息增强相结合的无参考图像质量评价算法。提取图像的局部和全局失真特征,利用特征融合模块对特征进行多层融合;利用多层扩张卷积增强语义信息,进而指导失真图像到质量分数的映射过程;考虑预测分数和主观分数之间的相对排名关系,对L_(1)损失函数和三元组排名损失函数进行融合,构建新的损失函数L_(mix)。为了验证本文方法的有效性,在野生图像质量挑战数据集上进行了验证和对比实验,该算法的斯皮尔曼等级相关系数与皮尔逊线性相关系数指标相比原算法分别提升2.3%和2.3%;在康斯坦茨真实图像质量数据数据集和野生图像质量挑战数据集上进行了跨数据集实验,该算法在面对真实失真图像时表现出了良好的泛化性能。

关键词：深度学习图像质量卷积神经网络特征提取通道注意力结构多层次特征融合扩张卷积三元组损失函数

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中青年维持性血液透析患者社会疏离体验的研究

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中国护理管理 2024年第8期 1187-1192页

作者：李艳娇常立阳田荣荣张红梅浙江中医药大学附属杭州市中医院肾病科杭州市肾脏病医院

目的：探索中青年维持性血液透析患者社会疏离的体验，为制订该人群护理干预方案提供参考依据。方法：采用描述性质性研究，按照目的抽样法，于2023年6月—10月选取在杭州市某三级甲等中医院行维持性血液透析治疗的14例尿毒症患者进... 详细信息

目的：探索中青年维持性血液透析患者社会疏离的体验，为制订该人群护理干预方案提供参考依据。方法：采用描述性质性研究，按照目的抽样法，于2023年6月—10月选取在杭州市某三级甲等中医院行维持性血液透析治疗的14例尿毒症患者进行半结构式深入访谈，并以内容分析法归纳和提炼主题。结果：将维持性血液透析患者社会疏离的体验提炼为4个主题：社交逃避、自我封闭、自由受限、发现支持系统的力量。结论：中青年维持性血液透析患者由于身体健康受损、心理状态不佳、社会支持不足等原因存在社会疏离，医护人员应加强对该人群的症状管理和心理疏导，强化多维支持，以帮助其重返和适应社会。

关键词：维持性血液透析中青年患者尿毒症社会疏离质性研究

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粉煤灰基Y沸石合成及其对甲苯吸附研究

环境科学学报 2024年第9期 140-148页

作者：井察殷千娇何欣阳廖静刘鹏付名利叶代启华南理工大学环境与能源学院广东省大气环境与污染控制重点实验室

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物.本研究以粉煤灰为原料，经碱熔处理后，水热合成Y沸石，并用于甲苯吸附研究.实验探究了硅铝比、水热结晶温度、结晶时间等因素对Y沸石合成的影响.XRD和FTIR结果表明，在硅铝比为4、水热结晶温度为8... 详细信息

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物.本研究以粉煤灰为原料，经碱熔处理后，水热合成Y沸石，并用于甲苯吸附研究.实验探究了硅铝比、水热结晶温度、结晶时间等因素对Y沸石合成的影响.XRD和FTIR结果表明，在硅铝比为4、水热结晶温度为80℃、结晶时间为12 h的条件下，能成功合成单一相Y沸石.氮气吸脱附结果表明Y沸石具有高比表面积和丰富微孔结构，其对甲苯的吸附容量可达199.5 mg·g-1,Thomas模型能很好地预测吸附甲苯行为.通过吸附动力学与原位红外揭示了Y沸石吸附甲苯属于物理吸附.循环吸脱附5次后其甲苯吸附容量仍在90%左右.本研究表明以粉煤灰为原料合成的Y沸石具有环境经济性，并对甲苯吸附展示出良好的应用潜力.

关键词：挥发性有机物粉煤灰碱熔水热法 Y沸石甲苯吸附

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环氧树脂固化剂专利技术分析

橡塑资源利用 2024年第3期 32-38页

作者：史娇阳国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心江苏苏州215163

本文主要分析了环氧树脂固化剂的专利技术。环氧树脂作为热固性树脂,因其优异的机械性能、高粘合性以及耐热性和耐化学性广泛应用于多个领域。本文通过宏观数据分析全球和中国的环氧固化剂专利文献,探讨了该领域的整体专利发展趋势。研... 详细信息

本文主要分析了环氧树脂固化剂的专利技术。环氧树脂作为热固性树脂,因其优异的机械性能、高粘合性以及耐热性和耐化学性广泛应用于多个领域。本文通过宏观数据分析全球和中国的环氧固化剂专利文献,探讨了该领域的整体专利发展趋势。研究发现,近年环氧固化剂的专利申请数量显著增长,特别是中国市场。

关键词：环氧树脂专利技术固化剂

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温度对环氧树脂基复合泡沫材料力学性能的影响研究

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塑料科技 2024年

作者：王彩华尚泽阳胡庆祥刘帅高立斌东北石油大学秦皇岛校区东北石油大学土木建筑工程学院

空心玻璃微珠（HGM）/环氧树脂（EP）作为常用保温隔热材料，在非常温下的服役状态非常重要，采用注模成型法制备了填充比最高为70%的空心玻璃微珠(HGM)/环氧树脂(EP)复合材料，对不同填充比的复合材料分别在20℃、40℃、60℃、80℃温... 详细信息

空心玻璃微珠（HGM）/环氧树脂（EP）作为常用保温隔热材料，在非常温下的服役状态非常重要，采用注模成型法制备了填充比最高为70%的空心玻璃微珠(HGM)/环氧树脂(EP)复合材料，对不同填充比的复合材料分别在20℃、40℃、60℃、80℃温度下进行准静态压缩实验，测定了压缩强度、弹性模量等力学参数，并结合SEM对其破坏形貌与机理进行了分析。结果表明，适当添加空心玻璃微珠可以提高HGM/EP复合材料的力学性能，当填充比为50%时压缩强度最大为46.3MPa，填充比为70%时弹性模量最大为1638.8MPa，温度对HGM/EP复合材料的影响十分显著，20℃时填充比较低时主要以环氧树脂基体弹塑性破坏为主，随着温度升高和填充比增加，破坏形式为空心玻璃微珠破碎引发HGM/EP复合材料的脆性破坏。

关键词：环氧树脂空心玻璃微珠温度屈服强度弹性模量

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不同水肥条件对枣树生长和结实的影响

果树学报 2024年第6期41卷 1160-1169页

作者：尚国丽田春娇刘志国刘平王玖瑞刘孟军河北农业大学林学院河北保定071000 河北农业大学园艺学院河北保定071000 河北农业大学中国枣研究中心河北保定071000

【目的】探究枣树生长与结实的适宜水肥条件,以期为太行山区鲜食枣月光和冬枣水肥管理提供参考。【方法】以河北农业大学-阜平现代枣业综合试验站月光和冬枣为材料,2021—2022年调查低水肥处理(每666.7 m^(2)年滴灌水10 t,水溶肥A 15 kg... 详细信息

【目的】探究枣树生长与结实的适宜水肥条件,以期为太行山区鲜食枣月光和冬枣水肥管理提供参考。【方法】以河北农业大学-阜平现代枣业综合试验站月光和冬枣为材料,2021—2022年调查低水肥处理(每666.7 m^(2)年滴灌水10 t,水溶肥A 15 kg,水溶肥B 15 kg)、中水肥处理(每666.7 m^(2)年滴灌水12 t,水溶肥A 20 kg,水溶肥B 25 kg)、高水肥处理(每666.7 m^(2)年滴灌水14 t,水溶肥A 25 kg,水溶肥B 40 kg)和对照(CK,不施水肥)4种水肥条件对枣枝叶生长、开花和果实品质的影响。【结果】水肥条件对两个品种枣吊长度无显著影响。月光高水肥和冬枣中水肥处理后对新生枣头数、枣头长度、枣头二次枝长、枣吊花序数和枣吊成花数的促进作用最明显。中高水肥处理条件下,月光果实营养物质含量整体较高,而冬枣中水肥处理果实品质最佳。与对照比较,随着水肥量的增多,总体上两个品种叶片中N、P、K、Mg元素含量增多,Ca元素含量随水肥量的增多而减少。【结论】在太行山区月光和冬枣两个鲜食枣品种实施滴灌系统水肥管理中,应分别采用高、中水肥供应。

关键词：枣水肥枝叶果实

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新型吸收式制冷体系工质对溶液研究进展

化学工业与工程 2024年第2期41卷 65-76页

作者：暴阳正李历浪钟勇斌李红娇梁斌四川大学化学工程学院成都610000 东方电气集团东方锅炉有限责任公司成都643001 四川大学新能源与低碳技术研究院成都610000

吸收式制冷系统是一种低碳/零碳制冷技术,利用低品位热源(如工业余/废热、太阳能热源等)作为其驱动能源,能有效提高能源系统综合利用效率。当前商业吸收式制冷剂体系主要基于水-溴化锂和氨-水体系,水-溴化锂溶液存在腐蚀性强、易结晶和... 详细信息

吸收式制冷系统是一种低碳/零碳制冷技术,利用低品位热源(如工业余/废热、太阳能热源等)作为其驱动能源,能有效提高能源系统综合利用效率。当前商业吸收式制冷剂体系主要基于水-溴化锂和氨-水体系,水-溴化锂溶液存在腐蚀性强、易结晶和制冷效果差等问题,氨体系有毒性较强、爆炸性以及氨-水制冷设备无法小型化等缺点。新型制冷剂-吸收剂工质对的研发是设计更环保高效的新型吸收式制冷系统的核心。总结了近年来备受关注的新型工质对体系,从吸收剂角度出发,探讨了离子液体、低共熔溶剂、大分子有机溶剂以及其它吸收剂与制冷剂组成的工质对溶液热力学性质的计算和实验研究方法。特别讨论了吸收剂-制冷剂相互作用类型和机制,及其对工质对溶液热力学性质和制冷性能的影响规律。总结研究发现对于新型工质对体系,普遍存在的问题是工质对溶液对制冷剂蒸汽的吸收性能欠佳。通过调控吸收剂化学结构和工质对组成,增强吸收剂-制冷剂相互作用是进一步优化工质对体系的关键途径。该综述为优化、设计工质对溶液体系提供了参考。

关键词：吸收式制冷热力学性质离子液体低共熔溶剂有机溶剂

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