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基于加权组合模型的多种气体浓度测量研究

基于加权组合模型的多种气体浓度测量研究

作者：李文铎河北大学

学位级别：硕士

在实际生产和日常生活中所排放的气体通常是多组分混合气体,在复杂气体环境中快速准确检测出待测气体的浓度是气体检测领域研究的热点。针对气体浓度测量时干扰气体的影响、多组分气体波长选择困难等问题,本文搭建了基于超连续谱激光吸... 详细信息

在实际生产和日常生活中所排放的气体通常是多组分混合气体,在复杂气体环境中快速准确检测出待测气体的浓度是气体检测领域研究的热点。针对气体浓度测量时干扰气体的影响、多组分气体波长选择困难等问题,本文搭建了基于超连续谱激光吸收光谱技术(Supercontinuum laser absorption spectroscopy,SCLAS)的气体检测系统,进行了基于加权组合模型的多种气体测量研究,具体工作内容如下:1、多波段加权组合模型的气体浓度测量研究为了减少干扰气体的影响,采用多波段加权组合模型算法对CO和CH的浓度进行了测量研究,提出了基于R和RMSE的权重系数确定方法,采用组合预测原理建立了组合模型。实验结果显示,CO定量分析模型的R从单一模型的0.9284提高到组合模型的0.9512,CH定量分析模型的R从单一模型的0.9353提高到组合模型的0.9793,并且组合模型的最大相对误差均低于单一模型。研究结果表明建立的多波段加权组合模型的预测精度优于单一模型。2、偏最小二乘法结合加权组合模型的气体浓度测量研究采用多波段加权组合与偏最小二乘(Partial Least Squares,PLS)、移动窗口偏最小二乘(Moving Window Partial Least Square,MWPLS)结合的方法对CO和CH进行浓度测量研究。分别建立了基于PLS和MWPLS的CO和CH单一分析模型,并采用R和RMSE的权重系数确定方法对单一模型进行加权组合。实验结果表明,基于PLS建立的CO和CH模型R从单一模型的0.9486,0.9672提升至组合模型的0.9912,0.9946。基于MWPLS建立的CO和CH模型的R从单一模型的0.9579,0.9668提升至组合模型的0.9991,0.9957。研究结果表明采用PLS和MWPLS与多波段加权组合模型结合可以起到模型优化,提高预测精度的效果。3、多组分气体测量研究为了快速准确测量多组分气体浓度,分析了基于朗伯-比尔定律的最佳波长选择方法,建立了双组分气体及多组分气体的吸光度数学模型,从几何意义的角度分析了多组分气体最佳波长的选取条件。确定了CO、CH和CH多组分气体的最优波长,进行了不同浓度的多组分气体测量实验。实验结果表明,CO、CH和CH混合气中CO和CH的PLS模型校正集的均方根误差RMSEC分别为0.00591、0.11813,预测集的均方根误差RMSEP分别为0.00935、0.18710,且模型的R均达到0.9以上。研究结果表明采用偏最小二乘法建立的模型具有较好的预测效果。

关键词：多波段加权组合多组分 SCLAS 偏最小二乘回归

基于平面反射镜约束的激光诱导击穿光谱技术研究

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光电子．激光 2022年第1期33卷 75-82页

作者：李红莲吕贺帅孟岩李文铎谢红杰河北大学质量技术监督学院河北保定071000 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心河北保定071000

为改善激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)的光谱特性,搭建了平面反射镜约束下的LIBS检测系统,将平面反射镜放置于样品两侧,分别选取平面反射镜间距7 mm,9 mm,11 mm,13 mm开展实验,得到等离子体辐射强度... 详细信息

为改善激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)的光谱特性,搭建了平面反射镜约束下的LIBS检测系统,将平面反射镜放置于样品两侧,分别选取平面反射镜间距7 mm,9 mm,11 mm,13 mm开展实验,得到等离子体辐射强度随平面反射镜间距增加而减小。研究了不同平面反射镜间距对土壤样品中Fe,Al,Pb 3种元素等离子体特性的影响,实验结果显示:相比于无平面反射镜约束,在平面反射镜间距为7 mm时,样品中Fe I,Al I,Pb I等3种元素的信噪比分别提高了29.9%,39.4%,31.0%;计算得到等离子体温度提高了484.54 K,等离子体电子密度提高了2.41×10^(15)cm^(-3)。对有无平面反射镜约束下的Pb元素进行定量分析,得到检测限从86.9 mg/kg降低到51.2 mg/kg,相对标准偏差从7.8%降低到4.6%。可见,利用平面反射镜是改善激光光谱特性的一种简单有效的方法。

关键词：激光诱导击穿光谱技术平面反射镜约束等离子体温度等离子体电子密度定量分析

基于偏最小二乘法的CO_(2)加权组合测量研究

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光电子．激光 2023年第8期34卷 802-808页

作者：王一童李红莲李文铎李小亭许旭河北大学质量技术监督学院河北保定071000 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心河北保定071000 河北省能源计量与安全检测技术重点实验室河北保定071000 河北白沙烟草有限责任公司保定卷烟厂供应部河北保定071000

为了解决光谱之间相互干扰、建模速度慢等缺点,采用多波段加权组合模型与偏最小二乘(partial least squares,PLS)法结合进行定量分析提高测量精度。本文搭建了基于超连续谱激光吸收光谱(spectrum laser absorption spectrum,SCLAS)技术... 详细信息

为了解决光谱之间相互干扰、建模速度慢等缺点,采用多波段加权组合模型与偏最小二乘(partial least squares,PLS)法结合进行定量分析提高测量精度。本文搭建了基于超连续谱激光吸收光谱(spectrum laser absorption spectrum,SCLAS)技术的气体检测系统,基于PLS对近红外不同波段二氧化碳(CO_(2))进行加权组合测量研究。在常温常压下对1425—1443 nm、1565—1587 nm、1595—1616 nm波段内不同浓度CO_(2)的吸收光谱进行了测量,基于PLS建立了单一波段回归模型,得出的决定系数(coefficient of determination,R^(2))分别为0.9897、0.9486、0.9497。通过R^(2)和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别确定单一波段模型的权重,采用多波段加权组合模型算法建立了新的PLS组合模型,得出的R^(2)分别为0.9852、0.9912。实验结果表明,基于PLS的加权组合模型能够提高CO_(2)浓度的预测精度与稳定性,有效避免建模速度慢和干扰问题。

关键词：偏最小二乘(PLS) 多波段加权组合超连续谱激光吸收光谱

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瑞利衰落信道下非独立多重分集接收性能分析

电子学报 2003年第11期31卷 1682-1685页

作者：徐松毅李文铎中国电子科技集团公司第54研究所河北石家庄050081

在瑞利衰落信道中利用分集接收是抗衰落最有效的方法 ,当参与分集的各接收信号彼此独立时能获得最佳性能 ,分集信号之间的相关性会造成误码性能恶化 .现有文献中只给出了二重分集的情况 ,本文对于二重以上分集在分集信号之间具有一定相... 详细信息

在瑞利衰落信道中利用分集接收是抗衰落最有效的方法 ,当参与分集的各接收信号彼此独立时能获得最佳性能 ,分集信号之间的相关性会造成误码性能恶化 .现有文献中只给出了二重分集的情况 ,本文对于二重以上分集在分集信号之间具有一定相关性时的误码性能作了理论分析 ,尤其是对实际应用中各分集信号之间的相关性并非均匀的情况进行了分析计算 ,并通过计算机进行了模拟 ,对于几种典型的情况给出了计算结果和误码性能曲线 .

关键词：瑞利衰落多重分集接收非均匀相关性误码性能

高仰角对流层散射电波传播损耗的一种预计方法

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电波科学学报 2011年第3期26卷 528-532页

作者：徐松毅陈常嘉李文铎北京交通大学电子与信息工程学院北京100044 中国电子科集团公司第54研究所河北石家庄050081

偏远山区应急通信需通过无线传输手段解决。由于山峰等障碍物对无线电波的阻挡,使得微波、超短波等通信手段应用受到限制。对流层散射具有跨越一定障碍物的通信能力,有可能用于山区中通信。传统散射使用条件是基于低仰角,本文主要讨论... 详细信息

偏远山区应急通信需通过无线传输手段解决。由于山峰等障碍物对无线电波的阻挡,使得微波、超短波等通信手段应用受到限制。对流层散射具有跨越一定障碍物的通信能力,有可能用于山区中通信。传统散射使用条件是基于低仰角,本文主要讨论了高仰角、近距离情况对流层电波传播损耗,通过大量实际线路测量和理论分析,验证了散射通信用于跨越近距离障碍物的可行性,在现有散射传输损耗预计模式的基础上给出了一种与实测数据较为吻合的高仰角散射传播损耗预计方法。

关键词：高仰角对流层散射近距离障碍物传播损耗

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155Mbps毫米波QAM解调器设计

电子学报 2010年第6期38卷 1419-1424页

作者：李志勇李文铎中国电子科技集团公司第五十四所河北石家庄050081

针对数字毫米波通信设计了一个155Mbps QAM解调器.为比较大容量毫米波通信中峰均比、解调门限和带宽对系统性能的影响,提出了一个新的参量——信号资源优化系数η,根据4-1024 QAM的η值优选了QPSK、16QAM和64QAM作为调制方式.研究了AGC... 详细信息

针对数字毫米波通信设计了一个155Mbps QAM解调器.为比较大容量毫米波通信中峰均比、解调门限和带宽对系统性能的影响,提出了一个新的参量——信号资源优化系数η,根据4-1024 QAM的η值优选了QPSK、16QAM和64QAM作为调制方式.研究了AGC和载波泄露对解调性能的影响;根据小滚降系数奈奎斯特升余弦信号的数字预滤波原理,提出了一种零抖动定时误差检测方法;研究了PFD载波恢复算法在解调高阶QAM信号时出现的星座点捕获错误问题,提出了根据星座点功率自适应调整捕获门限的改进PFD算法.本设计已成功应用于一毫米波链路,算法工作稳定,在比特误码率为1E-8时,解调损失小于2dB.

关键词：正交幅度调制毫米波解调器定时恢复载波恢复

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分集接收机AGC设计问题

无线电通信技术 1990年第1期16卷 30-35页

作者：李文铎机电部石家庄第54研究所

本文对参变信道下分集接收AGC设置的目的、功能原理、实现方法以及设计要求等,作了详细分析.并且指出单通道AGC和分集接收AGC相同点与不同点.

关键词：分集接收机增益控制设地接收机

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高速数字解调中的并行处理算法

电子科技大学学报 2010年第3期39卷 340-345页

作者：陈晖易克初李文铎西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室西安710071 中国电子科技集团公司第54研究所石家庄050081

在分析频域并行FIR滤波性能特点的基础上,提出了一种时域并行FIR滤波处理方案,该方案能以较低复杂度实现600 Mb/s以上数字调制信号的解调。还提出了一种基于多相滤波器组和并行处理的高精度符号同步方法,可以在不提高接收信号采样率和... 详细信息

在分析频域并行FIR滤波性能特点的基础上,提出了一种时域并行FIR滤波处理方案,该方案能以较低复杂度实现600 Mb/s以上数字调制信号的解调。还提出了一种基于多相滤波器组和并行处理的高精度符号同步方法,可以在不提高接收信号采样率和几乎不增加硬件复杂度的条件下,使符号同步精度提高一倍。最后给出了基于以上方法设计的原理样机的测试结果。

关键词：高速解调并行载波恢复并行FIR滤波并行符号同步

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余弦谱信号的检测及零中频技术

无线电通信技术 1994年第4期20卷 11-16,48页

作者：李文铎电子部第54研究所

本文详细分析了余弦谱信号特点及最佳相干接收机的实现方法;介绍了零中频技术。

关键词：余弦谱信号零中频检测滤波器