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期刊信息/Journal information
光谱学与光谱分析
光谱学与光谱分析

高松

月刊

1000-0593

chngpxygpfx@vip.sina.com

010-62181070

100081

北京市海淀区学院南路76号钢铁研究总院

光谱学与光谱分析/Journal Spectroscopy and Spectral AnalysisCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊系中国光学学会会刊，由钢铁研究总院、中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学联合承办的学术性刊物。刊登主要内容：激光光谱测量、红外、拉曼、紫外、可见光谱、发射光谱、吸收光谱、X-射线荧光光谱、激光显微光谱、光谱化学分析、国内外光谱化学分析最新进展、开创性研究论文、学科发展前沿和最新进展、综合评述、研究简报、问题讨论、书刊评述。本刊适用于冶金、地质、机械、环境保护、国防、天文、医药、农林、化学化工、进出口商检等各领域的科学研究单位、高等院校、光谱仪器制造厂家、从事光谱学与光谱分析的研究人员、高等院校有关专业教师和研究生、有关专业管理干部。《光谱学与光谱分析》为我国首批自然科学核心期刊，中国科协优秀科技期刊，中国科协择优支持基础性、高科技学术期刊，是中国科技论文、中国科学引文数据库、中物理文摘、中国学术期刊文摘的统计源刊，被国外的SCI，AA，CA，EI，MEDLINE，AJ等文献结构收录。
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    《光谱学与光谱分析》对来稿英文摘要的要求

    1992页
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    熟驴肉掺假近红外定性及定量检测

    牛晓颖牟晓晴孙杰赵志磊...
    1993-2001页
    查看更多>>摘要：驴肉风味绝佳、营养丰富,价格高昂且供应量低.驴肉火烧等熟驴肉中掺假马肉、骡子肉等其他肉类的问题亟待解决.为实现熟驴肉样品在不同掺假比例下的定性定量分析,以10％为梯度,分别制备驴肉含量为0％～100％的驴马掺假和驴骡掺假样品,并在4 000～12 500 cm-1光谱范围采集样品光谱.针对熟驴肉掺假问题,采用线性判别分析、支持向量机以及广义回归神经网络的方法结合平滑算法(5点、15点、25点)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量变换(SNV)、基线校正(Baseline)、归一化和去趋势化(Detrend)等预处理方法建立了近红外鉴别模型.采用偏最小二乘回归(PLSR)、反向传播神经网络(BP)方法结合以上预处理方法分别对熟驴肉掺假样品建立定量模型检测驴肉含量.SNV预处理结合支持向量机对熟肉碎掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集判别正确率为98.70％和94.78％;Detrend预处理结合线性判别分析的熟肉糜掺假样品鉴别模型结果较优,校正集和预测集的判别正确率分别达到98.47％和96.23％.建立定量模型进行掺假样品中驴肉含量的检测,BP模型相较于PLSR模型均取得较好的结果,具有较高的决定系数(R2)、相对分析误差(RPD)和较低的均方根误差(RMSE).对于熟肉碎掺假样品,驴骡掺假样品集在Detrend处理后的BP模型结果较好,交叉验证集以及预测集的R2、RMSE、RPD分别为0.971、0.067、5.844,0.980、0.086、6.984;驴马掺假样品集在归一化预处理后BP模型结果较好,各项参数分别为0.997、0.032、18.026,0.982、0.089、7.454.对于熟肉糜掺假样品,经Detrend预处理的BP模型结果均较优,驴骡掺假样品最佳定量模型的参数分别为0.982、0.041、7.470,0.986、0.103、8.452;驴马掺假最佳模型参数分别为0.986、0.036、8.348,0.961、0.101、5.044.结果表明,近红外光谱结合不同的建模算法实现了不同比例掺假的熟驴肉样品快速无损检测和鉴别,能够用于此后熟驴肉掺假的定性、定量分析.

    熟驴肉掺假近红外光谱定性定量

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    基于ReliefF算法的钛合金电弧增材沉积层尺寸与光谱特性的相关性分析

    肖笑王雪晴张弛葛学元...
    2002-2010页
    查看更多>>摘要：电弧增材制造具有沉积效率高、成本低、沉积形状和尺寸不受限制等优点,而目前电弧增材制造成型件的成型精度难以精确保证.沉积层尺寸作为评价构件成型质量的标准之一,对判断加工质量以及缺陷补偿至关重要.实时监测电弧增材制造过程中沉积层尺寸的变化状态,对于优化工艺参数,确保增材制造构件的成型质量具有重要意义.电弧光谱信息可以反映电弧状态,电弧状态与成型质量密切相关,因此研究电弧光谱与沉积层尺寸的关系具有重要意义.以钛合金(TC4)材料作为基板和焊丝,电弧等离子体光谱信号为研究对象,研究GTAW增材电弧光谱特性与沉积层尺寸的相关性.搭建光谱采集系统,采集熔池上方、熔池外围、钨极下方不同位置的电弧光谱信号.基于谱线分离性高原则,分别选取波长为404.20 nm的Ti Ⅰ谱线、波长为416.36 nm的Ti Ⅱ谱线、波长为420.20、434.81、480.50和487.98 nm的Ar Ⅱ谱线以及波长为696.54和794.82 nm的Ar Ⅰ谱线,提取其谱线的峰强特征,结合ReliefF算法分别挖掘不同谱线强度特征与沉积层尺寸的相关性.结果表明,三组位置的所有谱线中熔池上方的波长为404.03 nm的TiⅠ元素谱线、416.36 nm的Ti Ⅱ元素谱线以及794.82 nm的Ar Ⅰ元素谱线谱峰强度特征与沉积层尺寸具有较强的相关性.分别研究相同位置的不同谱线峰强特征与沉积层尺寸的相关性差异,结果表明熔池上方与沉积层尺寸相关性最大特征谱线为波长696.54 nm的Ar Ⅰ谱线、熔池外围和钨极下方与沉积层尺寸相关性最大的特征谱线为波长794.82的Ar Ⅰ谱线.为减小随机误差,采用PCA算法将三个电弧光谱采集位置上与沉积层尺寸相关性最大的谱线对应的强度特征进行融合,获得新的融合特征,结合K近邻算法建立沉积层尺寸预测模型,分别计算这四个特征预测样本类别的准确率,发现融合特征预测样本所属的沉积层尺寸的准确率更高.基于此新特征结合阈值分割法实现动态监测沉积层尺寸变化.

    电弧光谱特征选择特征融合ReliefF

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    本刊声明

    《光谱学与光谱分析》期刊社
    2010页
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    高分辨率罗兰圆光学系统的色差校正方法研究

    陈吉文陈作儿
    2011-2017页
    查看更多>>摘要：罗兰圆光学系统优点众多,但系统中因平凸透镜的使用,导致各特征波长色散后的成像点在罗兰圆附近产生了一定量的偏移量,使得各波长成像点依次排列在一条曲面上.由于目前新型采集器件线阵CMOS或CCD的使用,而这类传感器的感光面是一个平面,因此导致结果产生较严重的色差.提出了一种使用加权最小二乘法拟合像面的色差校正方法,并计算出系统像面的中心偏移距和偏移倾斜角这两个校正参数,将其引入原本罗兰圆光学系统进行色差校正,从而确定线阵光电传感器像面的最佳位置,实现高分辨率.此外在真空紫外光谱中C、P和S等元素非常重要,可使用本文提出的基于加权最小二乘法的色差校正方法,通过增加这类元素权值占比,实现最优分辨率.最后通过Zemax软件进行光学仿真,完成了罗兰圆光学系统的仿真以及优化.并给出170～410 nm波段点列图的成像宽度仿真以及各元素特征波长在CMOS传感器上所采集到的光谱图,推算出其实际应用中的分辨率,其照度光谱图显示其分辨率均可保持在0.02 nm,接近系统理论最佳分辨率.研究结果表明基于加权最小二乘法拟合像面的方法,可实现罗兰圆光学系统的色差校正,实现高分辨率.

    罗兰圆光学系统平凸透镜色差校正高分辨率加权最小二乘法

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    新型水上油膜厚度测量系统研制

    黄未孙昊刘致元王坤...
    2018-2023页
    查看更多>>摘要：浮油污染对生态环境造成了严重的影响,各国投入大量资金和人力用于水上浮油的研究.其中,水上油膜厚度的高精度测量对于浮油预防与处理至关重要.以柴油为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱仪获取了不同温度下(293/298/303/308/313/318 K)柴油和常温下(298 K)水的吸收光谱,发现柴油和水在近红外区域(6 000.0～11 000.0 cm-1)存在明显吸收,且柴油的吸收光谱不随温度发生偏移.选取了柴油吸收系数最大的波数位置v1(8 381.6 cm-1)用于建立单波长水上油膜厚度反演模型.选取了v1和吸收系数趋于零的波数位置v2(8 918.7 cm-1)用于建立双波长水上油膜厚度反演模型.此外,水在这两个波数位置的吸收系数极小,对测量结果几乎没有影响.利用已知油膜厚度(0～1 000 μm)的标准具对两种反演模型的测量精度进行验证,发现两种模型获得的膜厚值与已知值的平均相对偏差分别为36.4％和2.5％,最大相对偏差分别为44.7％和3.7％,最大标准差分别为7.0和5.6 μm.可见,双波长水上油膜厚度反演模型明显优于单波长水上油膜厚度反演模型.在此基础上,研制了一套基于双波长吸收光谱法的新型水上油膜厚度测量系统,该系统的时间分辨率为0.03 s.最后,利用该系统研究水面上逐滴滴入一定体积(1 mL)柴油后的水上油膜厚度变化,并结合超声脉冲反射法进行同步测量对比分析.每滴入一次柴油利用两种方法各重复测量10次,总共测量了20组油膜厚度数据(16～35 mL),将两种方法测量结果的平均值进行对比.结果表明,两种方法测得的油膜厚度平均相对偏差为2.5％,最大相对偏差为3.7％.其中,双波长吸收光谱法10次重复测量获得的油膜厚度的最大标准差为6.4 μm.综上所述,所研制的系统可以实现高精度测量水上油膜厚度,具有无干扰、响应快、结构紧凑等优势,且可应用于不同类型的浮油测量,有望为溢油的监控、预防和处理提供新思路和科学指导.

    测量吸收光谱膜厚水上油膜

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    热处理红宝石中填充物硼砂的定量研究

    向子涵尹作为张志清王文薇...
    2024-2028页
    查看更多>>摘要：红宝石的热处理属于优化处理,常用硼砂作助熔剂.在市场中热处理红宝石被以天然红宝石出售,价值颇高,但裂隙中硼砂的含量多少会影响到售价的高低.因此,对此类红宝石中的硼砂进行定量研究,应用NanoVoxel-4000X型射线计算机断层扫描仪对样品进行扫描分析,从而获得裂隙中充填物硼砂的2D图像.用明暗灰度值表征裂隙中不同密度的物质;充填物硼砂分布的3D图像中用不同的颜色表征其三维厚度.通过比较表征厚度的色标,可直观看到硼砂的整体含量小.同时样品的硼砂的厚度分布直方图显示所有裂隙内硼砂的厚度都小于130μm,所有硼砂的厚度和体积比都小于10％,也说明填充量小.最后通过Avizo 9.0软件对红宝石样品和硼砂的含量进行阈值分割,得到两者的实际体积,然后可计算出硼砂含量的体积占红宝石总体积的百分比.本实验样品中充填物硼砂体积比例为10.69％,这既是热处理红宝石中硼砂定量检测中的一个重要指标,也为研究热处理红宝石中硼砂的定量分级标准提供了数据支撑.

    热处理红宝石硼砂含量定量分析

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    SATS:一种基于多重特征提取的恒星光谱分类算法

    屠良平李双川涂东鑫李建喜...
    2029-2036页
    查看更多>>摘要：对恒星光谱进行深入研究,可以了解恒星的化学组成和物理特性.恒星光谱分类是恒星光谱研究领域的一个重要方向,随着海量恒星光谱数据的出现,人工分类手段就无法满足科研的需要.基于此,搭建了SATS(SVD Analysis Transformer SoftMax)算法,该算法实现了对F、G、K型恒星光谱的自动分类.SATS算法,首先以奇异值分解(SVD)的方式,对归一化后的恒星光谱做去噪处理;然后对恒星光谱进行特征提取,特征提取层共有六个模块:增量主成分分析(Incremental PCA)、核主成分分析(Kernel PCA)、稀疏主成分分析(Sparse PCA)、因子分析(Factor Analysis)、独立成分分析(Fast ICA)和Transformer(前五个模块统称为Analysis模块),为保证方差贡献率在0.95以上,IPCA、KPCA、Sparse PCA、Factor Analysis和Fast ICA将恒星光谱特征提取为300维;最后,将恒星光谱输入到SoftMax层进行自动分类.SATS算法将多个Analysis模块结合使用,进一步提高了使用单一 Analysis模块的分类正确率.Transformer模块和多个Analysis模块的结合使用,再一次提高了分类正确率.SATS算法最大的优势在于对恒星光谱进行了多重特征提取,以不同的特征提取方式,最大程度地保留了原始恒星光谱信息,将信息损失做到最低.SATS算法的最终分类正确率为0.93,这一分类正确率也高于混合深度学习算法CNN(convolutional neural network)+Bayes、CNN+KNN、CNN+SVM、CNN+Adaboost 和 CNN+Adaboost0.86、0.88、0.89、0.87、0.89 的分类正确率.

    TransformerLAMOST恒星光谱SVDCNN

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    基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究

    李文李德健马永跃田旺...
    2037-2044页
    查看更多>>摘要：针对目前国家标准分析检测水质多参数方法存在的科学与技术问题,提出了一种基于超声-微纳米气泡(US-MNB)辅助技术、连续光谱法和顺序注射分析法(SIA)的可变光程水质多参数检测新方法.设计水质多参数检测系统,通过检测总磷(TP)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和六价铬(Cr6+)四种水质参数,验证了新方法的可行性.系统设计的核心是基于超声与微纳米气泡相结合的消解室以及具有可变光程功能的光谱扫描检测室,可达到快速消解和稳定检测的目的.同时系统基于国家水质检测标准,优化了水质多参数联合检测流程,并利用分光光度法和顺序注射分析技术对四种水质参数的含量进行连续光谱检测.首先,在常温常压下采用US-MNB辅助技术结合强氧化剂对TP进行消解,同时对检测室中NH3-N参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行TP的测定.同理,消解COD的同时,对检测室中的Cr6+参数显色反应后的化合物直接进行光谱扫描测定,消解后,再进行COD的测定.整个检测过程所用时间大幅降低,可在短时间内自动完成水质多参数的测定,显著地提高了检测的效率.以上述四种水质参数为测定对象,利用最小二乘法构建回归模型,拟合回归方程并计算相关系数,并绘制各参数的浓度—吸光度标准工作曲线.结果表明:TP标准工作曲线拟合系数≥0.984 5,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.05％～3.62％,加标回收率为97.8％～103.6％;COD标准工作曲线拟合系数≥0.998 7,且浓度与吸光度成负相关,重复性(RSD)为2.12％～2.74％,加标回收率为98.7％～104.7％;NH3-N标准工作曲线拟合系数≥0.995 3,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.41％～3.59％,加标回收率为99.2％～102.4％;Cr6+标准工作曲线拟合系数≥0.993 8,且浓度与吸光度成正相关,重复性(RSD)为3.51％～3.92％,加标回收率为98.9％～109.3％.系统可准确测定水样中TP、COD、NH3-N和Cr6+的含量,且具有良好的稳定性与可靠性.基于超声-微纳米气泡辅助技术的可变光程水质多参数检测方法研究,对于拓宽光谱法在水质多参数快速检测领域的应用以及提升检测效率等方面的研究具有重要作用.

    连续光谱超声-微纳米气泡顺序注射分析法可变光程多参数水质检测联合检测

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    FY-3D MERSI-Ⅱ反射太阳波段长期响应衰减估计及订正方法

    王玲胡秀清张北徐寒列...
    2045-2055页
    查看更多>>摘要：遥感仪器的长期辐射响应衰减估计与订正是提高卫星遥感数据稳定性和准确性的关键.利用MERSI-Ⅱ在沙漠和DCC稳定目标上空的长时间观测数据,建立仪器辐射响应与时间的函数关系模型,并通过逆方差加权平均方法融合两种稳定目标的结果,获取仪器辐射响应退化量和辐射定标系数的序列估计.辐射响应衰减跟踪监测结果表明,MERSI-Ⅱ自在轨开始业务运行到2022年9月,波长小于500 nm的3个蓝光波段(通道1,通道8-9)和波长大于1 000 nm的4个近红外-短波红外波段(通道5-7,通道19)存在明显衰减,年衰减率为1.47％～4.32％.L1级产品精度检验也发现,7个明显衰减通道的业务定标偏差均超过±5％,其中通道5和8偏差最大,约为-20％.应用本研究获取的辐射定标系数序列后,L1产品辐射定标精度随时间变化平稳,定标偏差维持在±3％以内,同时L2级产品精度也明显提升,表明了该研究建立的辐射衰减估计与订正方法的有效性.

    反射太阳波段辐射响应衰减MERSI-ⅡFY-3D稳定目标

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