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基于便携式激光诱导击穿光谱的12Cr1MoV钢晶粒度等级评估

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冶金分析 2024年第7期44卷 9-15页

作者：陆盛资董美蓉唐飞强王磊尚子瀚蔡俊斌广东省特种设备检测研究院华南理工大学电力学院

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种原子光谱技术，在金属失效检测领域表现出巨大的潜力。作为衡量金属老化重要指标之一的晶粒度等级，应用LIBS技术实现对其检测对失效特性预测具有重要意义。本文选用工业中广泛使用的12Cr1MoV钢为对象，... 详细信息

激光诱导击穿光谱(LIBS)作为一种原子光谱技术，在金属失效检测领域表现出巨大的潜力。作为衡量金属老化重要指标之一的晶粒度等级，应用LIBS技术实现对其检测对失效特性预测具有重要意义。本文选用工业中广泛使用的12Cr1MoV钢为对象，利用便携式LIBS设备对金属的晶粒度等级进行评估。首先对光谱数据分别尝试应用主成分分析(PCA)、线性判别式分析(LDA)及递归特征消除(RFE)-LDA进行数据的降维处理，然后基于降维后的数据应用支持向量机(SVM)及多层感知机(MLP)分类算法建立金属晶粒度等级评估模型，并探究了数据经过RFE初步筛选后剩余特征数量对所建模型分类性能的影响。结果表明RFE与LDA组合方法，能较好地提升评估模型的分类准确度，同时发现在该组合的基础上进一步结合MLP分类算法所构建的模型分类准确率最高，达94.05%。该建模方案能有效地实现基于便携式LIBS设备的12Cr1MoV钢晶粒度等级评估。

关键词：便携式激光诱导击穿光谱晶粒度等级支持向量机(SVM) 多层感知机(MLP) 12Cr1MoV钢主成分分析(PCA) 线性判别式分析(LDA) 递归特征消除(RFE)

基于K-CV参数优化支持向量机的LIBS燃煤热值定量分析

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光谱学与光谱分析 2019年第7期39卷 2202-2209页

作者：董美蓉韦丽萍陆继东黎文兵陆盛资黄健伟李诗诗骆发胜聂嘉朗华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心广州广东510640 广东省能源高效清洁利用重点实验室广东广州510640

热值是煤质特性的重要参数之一,很大程度上影响着燃煤锅炉的运行。为了克服传统检测方法所存在的问题,将激光诱导击穿光谱(LIBS)应用于燃煤热值的定量分析。煤的结构复杂,所含的元素种类众多,包括了主量元素、次量元素和痕量元素,致使煤... 详细信息

热值是煤质特性的重要参数之一,很大程度上影响着燃煤锅炉的运行。为了克服传统检测方法所存在的问题,将激光诱导击穿光谱(LIBS)应用于燃煤热值的定量分析。煤的结构复杂,所含的元素种类众多,包括了主量元素、次量元素和痕量元素,致使煤的LIBS光谱信息复杂。如何有效提取LIBS光谱信息,实现准确的定量化测量是LIBS在煤特性检测中发挥作用的前提和基础。近年来,随着人工智能技术的发展,相关的分析技术也开始应用于煤的工业指标分析和热值预测中。为实现煤样品中LIBS光谱信息的有效提取,同时为克服常规的分析方法易出现的过渡拟合、收敛性不好等问题,提出采用结合K-fold Cross Validation(K-CV)参数优化的支持向量机(SVM)回归方法,实现LIBS定量分析煤中的热值。SVM方法是结构风险最小化的近似实现,可用于模式分类和非线性回归。为了得到有效的LIBS分析模型,实验选用44种电厂常用的热值含量不同的煤样作为实验对象,选择其中33个作为训练集,剩余11个为测试集。利用搭建的LIBS实验系统获取所选煤样品的等离子体发射光谱数据,首先分析了SVM热值回归模型的参数-惩罚因子C、核函数参数g与模型精度的关联,确定C和g最佳取值范围,然后分别建立了基于LIBS全谱和某些元素(非金属元素和金属元素)特征光谱的SVM回归模型。利用训练集光谱数据,结合K-CV法得到热值SVM回归模型的最优参数C和g的值,建立基于SVM最优参数的煤热值定量分析模型。然后将测试集的光谱数据作为输入量用于测试所建立模型的可靠性,得到分别采用全谱、非金属元素特征光谱、非金属与金属元素特征谱相结合的热值定量分析模型,其决定系数R^2均达到0.99以上,均方误差分别为0.12,0.17和0.06(MJ·kg^-1)^2,预测平均相对偏差分别为1.2%,1.23%和0.69%。结果表明:基于K-CV参数优化SVM回归方法可用于LIBS技术实现燃煤热值的定量分析,且可得到较高的分析精确度和准确度;同时通过对比选用不同的光谱特征的定量分析模型可知,采用非金属与金属元素的特征光谱所建立的基于K-CV参数优化SVM的热值定量模型,能够有效提高LIBS应用于快速检测煤热值的精度和准确度,实现煤热值的准确预测。

关键词：煤热值激光诱导击穿光谱支持向量机定量 K-CV

圆柱形空间约束对LIBS检测煤粉颗粒流的优化研究

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当代化工 2024年第3期53卷 511-515页

作者：陈泓杰董美蓉蔡俊斌陆盛资华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省特种设备检测研究院广东佛山528251 广东省能源高效低污染转化工程技术研究中心广东广州510640

为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)检测煤粉颗粒流时光谱信号的质量和检测结果的可靠性,根据颗粒流的检测特点,设计了一种圆柱形空间约束,并分析了其对LIBS直接检测煤粉颗粒流的实验系统的优化效果。先后对比分析了添加约束前后煤中... 详细信息

为了提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)检测煤粉颗粒流时光谱信号的质量和检测结果的可靠性,根据颗粒流的检测特点,设计了一种圆柱形空间约束,并分析了其对LIBS直接检测煤粉颗粒流的实验系统的优化效果。先后对比分析了添加约束前后煤中一些重要元素的特征谱线的绝对强度、信噪比(SNR)和脉冲到脉冲间的相对标准偏差(RSD)等重要信息。结果表明:圆柱形空间约束能够有效地提升LIBS检测煤粉颗粒流的光谱强度和信号的稳定光谱信号的重复性,达到提高检测结果的可靠性的目的。

关键词： LIBS 煤粉颗粒流圆柱形空间约束光谱

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大型石化装备无损检测技术应用进展

无损检测 2024年第10期46卷 7-12页

作者：李绪丰罗伟坚孙杰王磊胡华胜陆盛资广东省特种设备检测研究院佛山528251

无损检测技术在石油化工行业具有不可或缺的重要地位,是保障大型石化设备产品质量安全的重要技术支撑手段。回顾了石化行业中无损检测技术的发展现状与进展,介绍了无损检测技术在大型石化装备相关领域中的重要作用。同时从实际工作出发... 详细信息

无损检测技术在石油化工行业具有不可或缺的重要地位,是保障大型石化设备产品质量安全的重要技术支撑手段。回顾了石化行业中无损检测技术的发展现状与进展,介绍了无损检测技术在大型石化装备相关领域中的重要作用。同时从实际工作出发,探讨分析了目前无损检测新技术的应用进展,讨论了未来石油化工行业无损检测技术的主要发展趋势与方向。

关键词：石油化工设备无损检测超声导波相控阵超声数字射线阵列涡流脉冲涡流声波成像

T91金属管道表面特性对LIBS测量的影响

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应用科技 2020年第4期47卷 82-87页

作者：余移山陆继东董美蓉陆盛资黄健伟张勇升华南理工大学电力学院广东广州510640

为了将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到火电厂运行的高温承压管道的失效检测中,对来自火电厂的4个不同老化等级的T91钢管道样品表面采用打磨与未处理2种处理方法,对比光谱与其作为预测集在老化... 详细信息

为了将激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术应用到火电厂运行的高温承压管道的失效检测中,对来自火电厂的4个不同老化等级的T91钢管道样品表面采用打磨与未处理2种处理方法,对比光谱与其作为预测集在老化等级模型中的表现。分析数据表明:打磨与未处理样品的代表性元素的谱线强度变化在前100的激光脉冲段有较大的差异;而在100~200的激光脉冲段打磨与未打磨的光谱强度趋于接近。在支持向量机(support vector machines,SVM)老化等级模型中,选取未打磨样品的激光脉冲段100~200的光谱数据输入SVM老化等级模型进行预测,得到了与打磨样品同样良好的预测结果,所有预测样品的准确率均达到了0.91以上。结果表明:选取合适的激光脉冲段,可以避免实际金属管道的表面特性对LIBS测量的影响,得到良好的老化等级预测结果。

关键词：激光诱导击穿光谱表面特性火电厂金属管道失效检测光谱分析机器学习支持向量机

基于便携式LIBS的高温承压钢种快速识别分析

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应用激光 2024年第10期44卷 120-127页

作者：陆盛资董美蓉尚子瀚王磊李绪丰李至淳蔡俊斌陆继东广东省特种设备检测研究院广东佛山528251 华南理工大学电力学院广东广州510640

为满足激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术在工业现场中快速检测的应用需求,对基于便携式LIBS设备的高温承压钢种快速识别分类模型的建立与优化方法开展研究。选取6种常见的高温承压钢作为实验研究对象... 详细信息

为满足激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)技术在工业现场中快速检测的应用需求,对基于便携式LIBS设备的高温承压钢种快速识别分类模型的建立与优化方法开展研究。选取6种常见的高温承压钢作为实验研究对象,在对采集光谱进行预处理后,分别采用支持向量机(SVM)、递归特征消除法结合支持向量机(RFE-SVM)和线性判别分析结合支持向量机(LDA-SVM)的方法建立分类模型,以不同分类模型的预测准确度和运行时长为主要评价指标开展分析评估,并讨论分析了输入数据量及光谱特征维度变化对模型性能的影响。结果表明,应用LDA-SVM模型的分类性能最优,分类预测的准确率为95.28%,分类所花费的平均时间约为0.011 s。研究为LIBS技术对钢种的快速分类提供指导方法,为便携式LIBS智能快速检测设备的发展提供了技术应用基础。

关键词：便携式激光诱导击穿光谱设备高温承压钢快速检测支持向量机

热化学参数非均匀分布对双色激光吸收光谱测量碳烟火焰温度的影响

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光学精密工程 2023年第19期31卷 2799-2808页

作者：刘宁博赵逸佳陆盛曜马柳昊武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

针对视线效应(Line-Of-Sight,LOS)的双色激光吸收光谱(Laser Absorption Spectroscopy,LAS)火焰测温技术,研究了热化学参数的非均匀分布对碳烟火焰温度测量的影响。优先选出水汽(H2O)在1.3~3.0μm内的6对典型吸收谱线,针对氮气伴流碳烟... 详细信息

针对视线效应(Line-Of-Sight,LOS)的双色激光吸收光谱(Laser Absorption Spectroscopy,LAS)火焰测温技术,研究了热化学参数的非均匀分布对碳烟火焰温度测量的影响。优先选出水汽(H2O)在1.3~3.0μm内的6对典型吸收谱线,针对氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰,利用高保真光谱数值模拟仿真系统研究了非均匀温度和浓度分布对所选6对谱线的测温结果的影响,得到了氮气伴流碳烟火焰和空气伴流碳烟火焰的非均匀性条件。对于氮气伴流碳烟火焰,仿真得到的谱线对4029.52 cm^(-1)/4030.73 cm^(-1)和5553.86 cm^(-1)/5554.18 cm^(-1)的最大相对温度偏差分别是4.72%(最小)和12.40%(最大)。空气伴流碳烟火焰的谱线对相对温度偏差有正有负,且其最大正负值均出现在δ/L=80%的非均匀条件下,谱线对5553.86 cm^(-1)/5554.18 cm^(-1)相对温差的最大正负值分别为14.43%和-2.51%;谱线对4029.52 cm^(-1)/4030.73 cm^(-1)相对温差的最大正负值分别为3.22%和-13.21%。最后,通过典型谱线对4029.52 cm^(-1)/4030.73 cm^(-1)的吸收光谱进行了实验验证。实验结果表明:在两种典型碳烟火焰中,谱线对4029.52 cm^(-1)/4030.73 cm^(-1)对热化学参数的非均匀性不敏感,可以最大程度上减弱热化学参数非均匀分布对其测温结果的影响。

关键词：激光吸收光谱技术热化学参数非均匀分布碳烟火焰温度测量

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La/FeOOH@PAC对反渗透浓缩液中有机膦酸盐阻垢剂HEDP的吸附性能研究

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无机材料学报 2021年第8期36卷 841-846页

作者：李创杨庆峰陆盛森刘阳桥中国科学院上海高等研究院上海201210 中国科学院大学北京100049 中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050

在反渗透脱盐过程中,为了避免矿物质结垢广泛使用膦酸盐阻垢剂,但这会对环境和浓缩液脱硬度产生不利影响,需要在反渗透浓缩液处理前去除膦酸盐阻垢剂。本工作以活性炭(PAC)为载体,采用共沉淀法制备了含有氢氧化镧与羟基氧化铁的复合材料... 详细信息

在反渗透脱盐过程中,为了避免矿物质结垢广泛使用膦酸盐阻垢剂,但这会对环境和浓缩液脱硬度产生不利影响,需要在反渗透浓缩液处理前去除膦酸盐阻垢剂。本工作以活性炭(PAC)为载体,采用共沉淀法制备了含有氢氧化镧与羟基氧化铁的复合材料(La/FeOOH@PAC),利用La/Fe的协同作用提高吸附剂的吸附性能。采用不同手段对复合材料的结构和表面性质进行了表征,并研究了其对模拟反渗透浓缩液中膦酸盐阻垢剂HEDP的吸附行为和性能,考察了镧铁摩尔比、吸附时间、HEDP浓度和温度对其吸附性能的影响。实验结果表明:制备的复合材料在298 K、pH=8.0和吸附剂用量为0.4 g/L的条件下,其吸附等温线符合Langmuir模型,理论最大吸附量为65.359 mg·g^(-1),吸附动力学可用拟二级动力学方程来描述,同时吸附过程为自发放热过程。XPS分析表明吸附剂的主要吸附机理为与镧/铁连接的羟基基团和HEDP之间的配体交换作用。

关键词：羟基氧化铁氢氧化镧粉末活性炭 HEDP 阻垢剂

氧化物弥散强化Al-Sc-Zr基铝合金设计与初步制备

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氧化物弥散强化Al-Sc-Zr基铝合金设计与初步制备

作者：陆盛中南大学

学位级别：硕士

铝合金由于其良好的比强度、低密度和抗腐蚀性等特点,广泛应用在航空航天、汽车制造等领域。但在高温条件下,铝合金中强化相极易粗化长大,导致合金发生严重软化,力学性能急剧下降。目前提高铝合金高温性能的方法主要集中在合金成分优化... 详细信息

铝合金由于其良好的比强度、低密度和抗腐蚀性等特点,广泛应用在航空航天、汽车制造等领域。但在高温条件下,铝合金中强化相极易粗化长大,导致合金发生严重软化,力学性能急剧下降。目前提高铝合金高温性能的方法主要集中在合金成分优化和后续加工工艺,而这类方式带来的性能提升越来越弱。本文综合考虑TM和RE元素形成高温相以及ODS合金中纳米氧化物提高高温性能的作用,通过第一性原理计算和实验制备相结合的方法设计一种新型氧化物弥散强化铝合金。从热力学角度研究了YAP相的表面和界面结构的相对稳定性以及Sc、Zr、Y元素在Al晶界上的偏析行为。并通过机械合金化和热挤压实现溶质原子的回溶再析出,初步制备了氧化物弥散强化铝合金,具有优异的高温性能。本文的具体研究内容和结论如下:(1)基于热力学缺陷模型,构建关于氧分压和温度的YAP表面和界面平衡相图来评价表面和界面的热力学稳定性。结果表明,表面的稳定性对其化学计量比有着很强的敏感性,并且受温度和氧分压的影响。不同温度和氧分压条件下会出现不同终端结构,但理想化学计量比终端始终占据更宽的氧分压范围。基于表面相图的结果,预测了Al/YAP界面结构,Al/YAP界面同样受温度和氧分压的影响。Al/YAP界面结合强度较高,具有较稳定的界面结构,这与界面处的Al和O原子之间的电子交互作用有关。(2)计算8种典型低Σ对称倾斜晶界上的元素偏析行为,Sc、Zr、Y元素在晶界处具有很强的偏析趋势。结果表明,Sc、Zr、Y元素在Al晶界上的偏析均比一般主合金化元素要强,尤其是Y元素的晶界偏析趋势最强,且三种元素均在晶界面上的偏析最强。(3)通过机械合金化和热挤压初步制备氧化物弥散强化铝合金,挤压合金晶粒尺寸细小,基体中获得了Y-Zr-O和AlO颗粒。并且剧烈的塑性变形和固溶元素降低铝基体层错能,使得基体中存在大量层错。氧化物颗粒和层错共同提高了基体的高温力学性能,合金在400℃下仍然有178.5 MPa的压缩强度,具有优异的耐热性能。图43幅,表9个,参考文献140篇

关键词：耐热铝合金 YAlO3 第一性原理氧化物物弥散强化机械合金化