一、水中目标信号的实时检测方法研究（论文文献综述）
刘志伟[1]（2021）在《近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用》文中研究指明本论文选题来源于国家重点研发计划项目:《近海底高精度水合物探测技术》（编号:2016YFC0303900）。海水溶解二氧化碳（CO2）是地球碳循环的主要载体之一,由于时刻同大气进行着交换作用,因此与全球气候、环境状况息息相关;另外,海水中CO2的含量及碳同位素特征分布信息,对于海洋生物和化学过程的探究有着重要的指导意义,可促进海洋生态环境监测、海底沉积资源勘探等科学领域的快速发展。随着近年来人们对海洋探索的不断深入,基于地球化学手段进行海水溶解气体的原位定量探测,逐步成为海洋科学中一个重点突破方向,相关探测技术需要具有高精度、多分析参量、快速响应、长时间持续测量等特点,并可逐渐适应近海底深水区的应用场景。可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是目前发展较为成熟的痕量气体检测方法,相比于现有的海水溶解气体原位探测技术,具有系统结构简单、选择性好、响应速度快等优势,同时采用中红外波段的分子吸收谱线可以达到ppbv（parts per billion in volume,十亿分之一体积分数）量级的超高测量精度。结合高效率气液分离装置,基于TDLAS技术的气体检测仪器有着较大的深海气体原位探测应用潜力。面向近海底CO2气体含量及碳同位素丰度(δ13CO2)的高精度原位测量,本论文研制了高分子脱气膜辅助下的中红外激光波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）气体传感系统,研究工作在海洋地球化学分析领域具有十分重大的意义。针对仪器在深海环境下应用所面临的关键问题,对传感系统进行了详细的技术研究与优化。基于4319 nm附近的CO2同位素分子吸收谱线组,使用带间级联激光器（Interband cascade laser,ICL）作为激光源,结合多次反射型吸收池（Multi-pass cell,MPC）,设计了体积最小化的紧凑型自由空间激光光路结构,解决了大气中高浓度的CO2背景吸收的影响,使系统得以小型化集成,且检测过程对外界气体环境的干扰免疫;研制了基于脱气膜装置的水中溶解气体采样分析系统,能够高精度实时控制气体分析环境的温度和压强;针对不同待测气源的气量条件,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,提高系统在不同环境下的应用能力;设定吸收池检测压强为40 Torr,从而独立提取不同的分子谱线;基于数字信号处理器（Digital signal processor,DSP）研制了小型化、低功耗的系统主控电路,以其为系统控制核心,提出了用于宽动态范围CO2浓度测量和δ13CO2同步分析的多谱线复用光谱信号处理方案;设计了系统在水下的自动工作流程和控制程序,开发了Lab VIEW甲板上位机数据监测及仪器控制平台,并制定了仪器与上位机之间的RS-485远距离通信协议;面向深海实际应用,先后设计并集成了两代传感器样机,通过精密的机械设计,第二代海试样机实现了内部空间的最大利用率,所集成长方体仪器的外形尺寸为836×175×150 mm3。基于多谱线复用方案,所研制传感器的准确CO2浓度测量区间为0～500 ppmv（parts per million in volume,百万分之一体积分数）。在2 s的原始数据输出间隔条件下,其探测下限达到0.72 ppbv,接近TDLAS技术的光谱检测极限精度。在50～400 ppmv的CO2浓度范围内,可进行较为准确的δ13CO2分析,对于不同的样品浓度,δ13CO2的检测灵敏度有所差异,经实验表征,仪器最佳的δ13CO2分析灵敏度在50 s的平均时间条件下为0.769‰。通过对气体采样分析系统参数的优化,动态气流分析模式与脉冲式进样的静态气体分析模式的响应时间均不足1min,分别为30 s、47.5 s。所提出的静态气体分析模式不仅使传感器在气量不充足的情况下仍能正常工作,还可进一步扩大传感器的CO2浓度测量范围,并且测量范围可以通过自主开发的软件程序自动调整。通过科考船拖曳的方式,集成的传感器样机在中国南海神狐海域进行了实地应用试验,试验环境为2000 m深的近海底,主要面向海底天然气水合物矿产资源的勘探。传感器在下潜阶段实时测量了海水溶解CO2的浓度及δ13CO2值。在试验的全过程中,传感器工作状态良好并实时上传了测量数据。这也是中红外TDLAS气体传感技术首次在深海原位气体探测上的成功应用。与现有的国外相关商用仪器对比,所研制的CO2传感器在多项重要性能指标上处于先进水平,表明了仪器高精度、快速响应、多分析参量的海洋溶解气体原位探测能力,展示了该项研究不同寻常的发展前景。本论文工作的创新点在于:1、为了减小仪器体积、实现近海底深海探测应用,研制了ICL专用的多自由度精密光学调整架,设计了基于中红外ICL光源的紧凑型直线式光路结构,最大程度地简化了光学系统结构,同时提升了机械稳定性,实现了仪器的小型化集成。2、为了避免空间光路中常压大气高浓度的CO2气体对低压气室内极低浓度CO2样品检测存在的干扰,提出了强大气背景吸收下优化波长调制深度的方法,通过多项式拟合提取并扣除了二次谐波（2f）光谱信号中的背景谐波成分,提高了检测精度。3、针对深海环境不同气液分离效率和溶解气量可能造成的气体样品量不足的问题,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,在传统PID（Proportional-Integral-Derivative,比例-积分-微分）动态压力控制模式的基础上,设计了新型脉冲式进样的静态气体分析模式,可以适应微小气量的气源条件;同时,通过引入载气增加了浓度检测范围,扩展了量程。4、研制了用于深海溶解气体原位探测的传感系统,达到ppbv量级的CO2浓度探测下限和小于1‰的δ13CO2分析精度,同国际上现有的海水溶解CO2探测仪器相比,该指标处于先进水平;利用该仪器在中国南海神狐海域开展了2000m深海的应用试验,这是中红外TDLAS气体传感器首次应用于深海原位气体探测。
任强[2]（2021）在《基于中红外TDLAS技术的深海CO2浓度及碳同位素检测技术研究》文中提出随着科学技术的发展,人类逐渐揭开了海洋神秘的面纱,深海中巨大的资源蕴藏使其成为人类最后的资源宝库和战略性资源基地。天然气水合物俗称可燃冰,具有清洁、无污染的特点,是一种绿色清洁能源。经勘查发现,在中国南海北部的近海底表层蕴藏着大量的天然气水合物资源,如果对其进行合理的开采和应用,必定能够降低对传统化石能源的消耗,缓解当前的能源危机。目前,我国对南海天然气水合物的勘探工作取得了一定的进展,已经进入了精查、细查的阶段,而检测天然气水合物溶解在海水中的气体是最有效的勘测方法之一,因此研制适用于海洋环境的高精度深海原位气体检测系统,实现对天然气水合物的精准定位成为了亟待解决的任务。目前,国外处于领先水平的研究机构已经研制出了多种商用仪器,能够有效获取水中溶解气浓度或同位素丰度信息。但天然气水合物在近海底的分布具有无规则、不连续的特点,所以水下检测仪需要具备低检出限和宽范围检测的能力。而我国的研究起步较晚,现有的研究成果基本是仅能够在实验室使用的原理样机,目前还无法在水下长期稳定工作。因此,为了根据实际应用需求,本文从中红外传感技术研究出发,研制了适用于海洋工作环境的深海中红外CO2检测装置,从而实现了对海水中溶解CO2气体的高精度检测。论文的主要研究内容如下:（1）分析了光谱噪声的产生机理和特性,提出了多吸收谱线联合复用检测方法。在中红外光谱区域4319nm附近,CO2吸收谱线簇具有连续分布的特性,而不同的吸收强度对应不同检测范围,因此针对这个特点,对单支ICL激光器能够扫描的极限范围内的三支12CO2吸收谱线(位于2315.10cm-1,2315.20cm-1和2315.28cm-1)展开研究。首先,通过仿真和理论分析得到CO2检测性能与温度和压强的关系,确定最优检测背景温度25℃和最优背景压强20Torr。此外,基于TDLAS-WMS技术分析吸收光谱基本特性,并从吸收谱线调制深度的研究方向出发,抑制吸收光谱之间的交叠干扰噪声,通过理论分析和实验测试分别得到三支吸收谱线的实际最优调制深度。另外,通过结合2f/1f检测技术,降低光源波动的干扰,进一步提高传感系统的检测精度和稳定性,最终实现了浓度从ppbv量级至数千ppmv的宽范围检测。此外,为了测试系统稳定性,对灵敏度最高的2315.20cm-1吸收谱线展开测试,根据实验结果得到当积分时间为145s时,系统的检出限达到最优的11ppbv。（2）分析了同位素丰度检测波动的产生机理和特性,并通过研制的高精度温度控制系统,实现了对CO2碳同位素丰度的高准确度、高精度检测。基于理论研究和光谱仿真,量化分析了同位素丰度的检测稳定性与吸收谱线之间的基态能级差和环境温度波动的对应关系。因此,基于积分分离式PID控制方法结合柔性PCB薄膜设计了高精度温控系统,经过Ziegier-Nichols工程整定方法,确定P、I、D三个参数,实现了无超调、响应时间快的控温特性,使温度波动能够稳定在100m K以内。最终,选取位于2315.10cm-1和2315.36cm-1的12CO2和13CO2吸收谱线(基态能级差ΔE=4.76×10-3cm-1),并利用研制的温控系统结合TDLAS-WMS-2f/1f检测技术对CO2碳同位素丰度进行测评,根据实验结果得到当积分时间为121s时,系统的检测精度达到最优的0.083‰。（3）提出中红外“紧凑式-直线型”光学结构,优化设计光路准直方案。本文从实现简易化光路传输设计的研究角度出发,对传统的中红外“折叠式”光学结构进行优化,保证激射光源以最简洁高效的方式传输。此外,为了方便光路准直,调整光路传输角度,基于预留光学调试空间设计了光路准直方案,并通过实验验证了方案的可行性。（4）针对深海中复杂严苛的检测环境提出脉冲式配气方案。为了抑制不稳定的脱气效率对检测结果造成的影响,基于双路气源结构设计,重点研究了脉冲式配气方案的基本工作流程,并根据实际应用需求,结合连续进气方案,实现自适应的自由切换。此外,对两种配气方案的最优工作状态进行了研究,分别详细分析了两种方案的配气特性,并通过稳压测试验证了方案的可行性。2019年11月,海洋四号科考船搭载研制的深海中红外CO2检测系统在中国南海神狐海域进行了测试,最终成功的获取了海水中溶解的CO2气体浓度及同位素丰度数据。探测垂向CO2浓度变化范围为739ppmv～239ppmv,同位素丰度变化范围为-1.8‰～-6.9‰。这是首次采用中红外光谱传感技术实现对深海溶解CO2气体浓度及碳同位素丰度的检测,也是中国在深海地球化学装备领域取得的重大突破。
盛宇博[3]（2021）在《氨氮野外原位在线监测系统关键技术研究》文中指出本论文在吉林嘉恒地质环境测绘有限公司合作项目野外水质原位监测系统的资助下,围绕对重要水质污染指标氨氮在自然水域实时在线监测的需求,研制氨氮在线监测系统样机。为满足监测系统在开放环境下的抗干扰能力以及测量准确度要求,本文重点对氨氮的检测方法与传感器抗干扰技术进行研究,为建立实时高效的水质氨氮监测系统奠定理论基础。水质氨氮是水污染防治的重要监测指标之一,水中氨氮超标将会造成鱼虾死亡、藻类大量增殖进而破坏水生生态系统的平衡。为了实现野外水域氨氮远程、准确、快速实时在线监测,本课题基于铵离子选择性电极开发一套免化学试剂的氨氮在线检测系统。并针对电极易受环境因素干扰的问题,将支持向量回归算法引入到检测算法的优化中,实现对氨氮监测方法的优化与改进,提高了系统在野外开放水域检测的抗干扰能力与精度。本文的研究成果主要由以下几个方面组成:1)氨氮检测方法的选择。分析各种现有氨氮测量方法的原理、优缺点与适用场景,结合本课题的研究目标与实际使用要求,提出采用铵离子选择性电极法作为系统的氨氮测量方法,并对该电极的性能参数、检测流程进行分析、验证。2)氨氮在线监测系统测量部分关键技术研究。针对野外环境下氨氮检测易受环境因素干扰造成检测结果不准的问题,设计干扰实验,分析野外环境下影响氨氮检测的主要干扰因素。针对影响因子之间相互耦合并对结果影响表现为非线性的现象,提出将支持向量回归算法应用在电极抗干扰检测中。并针对该算法输入参数难以获取的问题,将粒子群优化算法用以优化支持向量回归机的输入参数,提高了算法的科学性与建模的准确度。实验表明,该算法建立的氨氮抗干扰检测模型,决定系数为0.998,测试集平均误差1.88%,误差基本集中在4%以内,满足国标要求,具有良好的抗干扰检测能力和较高的准确度与稳定性。3)氨氮在线监测系统的硬件电路设计与整体机械结构设计。选用STM32F407ZGT6作为系统主控MUC设计了系统硬件控制电路;选用USR-G780型4G LTE DTU通过GPRS通讯技术实现系统数据的发送与接收,同时系统内部采用RS485总线与DTU连接通讯;设计系统机械结构,根据功能划分为供能模块、浮体和仪器仓;计算系统总体功耗,基于太阳能光伏发电设计了系统的供能模块。4)对系统总体性能进行测试。设计了稳定性、精度与实际水样对比实验,实验结果表明系统检测精度高、检测结果与国标法一致性较好,能够满足野外环境下对水质氨氮实时在线监测的要求。
李宝强[4]（2021）在《化生毒剂常压电离-质谱快速检测方法研究》文中提出化生毒剂的快速和准确检测对于毒剂快速报警、人员及时防护至关重要。区别于实验室质谱仪,车载或便携质谱仪等现场质谱仪具有现场、在线、快速检测的优势。然而,目前的现场质谱仪主要采用真空电子轰击电离源,仅能快速检测挥发性的化学毒剂,检测水和土壤中、固体粉末化学毒剂时存在衍生化、萃取等前处理过程繁琐耗时,且不能检测多肽、蛋白等大分子生物毒剂,难以满足化生突发事件现场对化生毒剂广谱、快速和准确检测的需求。常压电离是在大气压环境下直接对样品进行电离,无需或仅需简单的样品前处理,具有结构简单、解吸电离快、可多离子源集成等特点,同时由于离子源置于常压下,可减小真空系统的体积和重量,便于实现质谱仪小型化和现场应用,是近年来现场质谱检测领域的研究热点。论文紧贴化生毒剂质谱快速检测的军事需求,针对化生侦察领域缺乏不同相态、不同类别化生毒剂的常压电离快速检测方法、离子化机制不完全清楚、常压电离参数优化缺乏量化依据以及定量检测重复性较差等问题,设计构建了化生毒剂常压电离实验装置,研究了化生毒剂常压电离机制,建立了不同相态、不同类别典型化生毒剂的常压电离-质谱快速检测方法,实现了从真空电离到常压电离、从气态化学毒剂到固液态化生毒剂的快速检测,涵盖了小分子化学毒剂和大分子生物毒素,为化生毒剂质谱快速检测提供了新途径。主要内容如下:1.设计构建了热解吸-低温等离子体电离（TD-LTP）、填充吸附剂微萃取-纳升喷雾电离（MEPS-Nano ESI）和激光解吸电离等化生毒剂常压电离-质谱实验装置,研究采用多因素等重复实验方差分析（MR-ANOVA）方法定量分析了相关参数影响常压电离效率的显着程度,优化了低温等离子体电离装置的放电气体流速、电离源出口与样品的距离,纳升喷雾电离装置的金属针尖与质谱进样口水平距离、喷雾电压,激光解吸电离装置的激光照射位置与质谱进样口水平距离、激光重复频率等重要参数,为开展化生毒剂常压电离检测方法研究提供了硬件支持。2.研究了化学毒剂及其模拟剂和生物毒素的常压离子化机制,证明了:（1）沙林、维埃克斯及其模拟剂低温等离子体电离是与水簇离子发生质子转移反应电离,H+来源于空气中的水分子和溶剂分子,且H+与磷氧双键（P=O）结合,准分子离子碰撞诱导裂解过程中存在质子转移和电荷转移机制;芥子气及其模拟剂的低温等离子体电离主要为潘宁直接电离;（2）DMMP、TBP等模拟剂纳升喷雾电离过程中,H+来源于外界环境,且气相离子在传输过程中与外界气氛存在氢质子交换;（3）乌头碱、芋螺毒素纳升喷雾电离和激光解吸电离过程中H+来源于溶剂,芋螺毒素气相离子在传输过程中与外界气氛存在氢质子交换,为开展化生毒剂常压电离检测方法研究提供了理论依据。3.研究建立了土壤中化学毒剂模拟剂、水中化学毒剂水解产物以及挥发性和固体粉末毒剂的常压电离快速检测新方法。（1）提出了水中沙林和芥子气水解产物填充吸附剂微萃取-纳升喷雾电离-质谱（MEPS-Nano ESI-MS）检测新方法,沙林水解产物甲基膦酸异丙酯、甲基膦酸的检测限为1.0ng/m L,在1.0ng/m L～100.0ng/m L范围内线性关系良好（R2>0.9910）,精密度（RSD）≤12.4%,浓度为5ng/m L时的回收率分别为87.8%和101.5%;芥子气水解产物硫二甘醇的检测限为1.0ng/m L,在5.0ng/m L～100.0ng/m L范围内线性关系良好（R2>0.9910）,精密度（RSD）≤10.7%,浓度为40ng/m L时的回收率为107.8%;该方法的检测时间≤10分钟（含萃取洗脱时间）且无需衍生化处理,实现了化学毒剂水解产物的快速检测;（2）提出了土壤中化学毒剂模拟剂热解吸-低温等离子体电离-质谱（TD-LTP-MS）检测新方法,神经性毒剂模拟剂DMMP、TBP的检测限为pg级,在5.0pg～500.0ng范围内线性关系良好（R2>0.9950）,精密度（RSD）≤19.5%,DMMP的响应时间为5.8s;糜烂性毒剂模拟剂CEES的检测限为ng级,在5.0ng～500.0ng范围内线性关系良好（R2=0.9997）,精密度（RSD）≤8.60%,响应时间为5.4s,实现了土壤中化学毒剂模拟剂的快速检测;（3）建立了沙林热解吸-低温等离子体电离-质谱（TD-LTP-MS）检测方法,检测限为1.0μg/m L,在1.0μg/m L～50.0μg/m L范围内线性关系良好（R2=0.9923）,精密度（RSD）≤6.00%,响应时间为9.7s,实现了挥发性毒剂的快速检测;（4）建立了毕兹纳升喷雾电离-质谱（Nano ESI-MS）检测方法,检测限为100.0ng/m L,在1.0μg/m L～20.0μg/m L范围内线性关系良好（R2=0.9901）,精密度（RSD）≤17.1%,响应时间为3.1s,实现了固体粉末毒剂的快速检测。4.研究建立了激光解吸电离和电喷雾电离-质谱（LDI/ESI-MS）快速检测生物毒素的方法,实现了从几百分子量至几万分子量生物毒素的快速检测。（1）建立了乌头碱和芋螺毒素激光解吸电离-质谱检测方法,乌头碱和芋螺毒素的检测限为1.0ng/m L,在1.0ng/m L～20.0ng/m L范围内线性关系较好（R2=0.9689和R2=0.9836）,精密度（RSD）≤28.2%,响应时间为2.6s;（2）建立了河豚毒素和芋螺毒素纳升喷雾电离-质谱检测方法,河豚毒素的检测限为1.0ng/m L,在1.0ng/m L～20.0ng/m L范围内线性关系良好（R2=0.9919）,精密度（RSD）≤14.1%,响应时间为3.8s;芋螺毒素的检测限为2.0ng/m L,在2.0ng/m L～20.0ng/m L范围内线性关系良好（R2=0.9986）,精密度（RSD）≤7.20%,响应时间为5.4s;（3）建立了肌红蛋白微升喷雾电离-质谱检测方法,检测限为1.0μg/m L,在5.0μg/m L～100.0μg/m L范围内线性关系良好（R2=0.9908）,精密度（RSD）≤21.4%,响应时间为2.7s。论文通过开展化生毒剂常压电离技术和检测方法研究,提出了基于常压电离-质谱的化生毒剂快速检测新方法,并验证了化学毒剂模拟剂低温等离子体电离和电喷雾电离方法在草木烟条件下的检测效果和装备表面沾染生物毒素纳升喷雾电离方法的检测效果,为化生毒剂现场快速侦察提供了新途径。未来常压电离与小型质谱仪进行系统集成和工程化设计,可用于野外环境下快速检测化生毒剂和有毒有害化生物质。
王李想[5]（2021）在《基于多指标时序数据的城市河道水质异常检测方法研究》文中研究表明近年来,我国经济社会快速发展,城市河道水质污染事故时有发生,水资源短缺面临的压力越来越大,迫切需要建立并完善水质监测系统进行水质动态监测、污染异常检测和自动判别,以减少人工检测劳动程度,提高应急管控能力,保障城市河道水环境安全。但现有的水质监测与判别方法往往基于常规水质指标从理化性质（浊度、电导率、溶解氧）、有机物含量（化学需氧量、氨氮）、酸碱度（pH）等角度单一分析水质状况,较少挖掘水质时序数据中隐含的信息,存在水质事件难以快速有效检出等不足。本文即是围绕在线监测数据的挖掘利用,开展了基于多指标时序数据的河道水质异常检测方法研究,重点研究了水质预测、水质异常检出、污染源类型定性判别,对河道水质在线监测过程中可能存在的异常事件给出预警信息和决策支持。论文主要工作与创新点如下:（1）研究了基于多指标时序数据的水质预测方法。针对水质监测数据受多种外因影响而呈现非线性、非平稳性等动态特性,提出了基于时序依赖性和特征相关性的双注意力机制长短期记忆网络（LSTM）的水质预测方法。在LSTM挖掘多指标水质参数之间的相互关系和时序动态变化规律基础上引入双注意力机制,自适应调整历史时间点和多维特征对当前预测目标的影响权重,从历史水质多指标时间序列中提取关键时间点和关键特征,以捕捉水质波动中隐含的时序信息。利用城市河道水质的真实监测数据进行了预测实验分析,并对比了采用不同预测模型的性能。为后续异常检出提供良好的支撑。（2）研究了基于预测模型的水质异常检出方法。鉴于传统阈值法常常出现误报漏报等问题,本文结合水质预测模型,提出了一种基于波动特征的异常检测改进方法,通过引入波动熵特征,关注水质指标波动的自相似性而非具体的幅值;进而分析异常事件引起的多指标序列的关联相似性。最后,融合多个细粒度波动特征判断异常概率,挖掘水质波动中隐含的异常,以提高对异常事件的检出率。（3）基于异常检测结果构建了常见污染源样本库,根据多参数水质指标与不同污染源的联合响应关系,利用堆叠稀疏自编码器挖掘多指标间的非线性关联,为了使不同污染源特征有一定的独立性和差异性,结合K-means++方法构建了具有污染源区分能力的特征库;通过分析余弦相似度对检出的异常事件进行污染源判别。利用所研究方法对不同污染程度的工业废水、生活污水、泥浆水、畜禽养殖废水等污染类型进行了判别,并将检出的未知污染类型加入污染源样本库。综上所述,本文基于常规多指标水质时序数据,开展了城市河道水质异常检测方法的研究。经实验验证和分析,该方法对城市河道水质监测场景的在线异常事件检测表现出了一定的优势,该研究对智能化、自动化的实时预警系统提供了一种可实践的在线异常事件检测方法。
毕宗杰[6]（2020）在《海洋油污及金属元素激光光谱检测系统研究》文中指出随着社会的发展,海洋的污染日趋严重,采用光学方法检测海洋油污及金属元素得到了越来越多的重视。激光光谱检测技术具有检测速度快、灵敏度高、无需接触样品等优点,因此成为检测海洋油污及金属元素最有前景且最有效的方法之一。激光光谱检测是一种主动光学检测技术,主要包括激光诱导荧光（LIF）光谱技术和激光诱导击穿光谱（LIBS）技术。通过分析激光诱导光谱可以检测海水中溢油、可溶性有机物（DOM）、叶绿素a等有机物以及金属元素的情况。目前激光光谱检测设备一般存在体积较大、价格昂贵、控制方式单一等问题,本文在对激光诱导光谱检测原理的基础上,对系统的时序控制进行深入研究,研制了LIF光谱检测系统以及LIBS检测系统,进行了油污及金属元素检测相关实验并获得良好的结果。论文首先研究LIF和LIBS光谱检测的相关理论。在LIF油污检测方面,研究了LIF荧光光谱产生过程、海水的拉曼散射产生过程以及在油膜厚度检测等方面的应用,同时给出了远距离LIF检测的距离选通对控制时序的要求。在LIBS金属元素检测方面,研究了LIBS击穿光谱产生过程以及用于金属元素检测的原理和相关定量分析,激光调Q技术以及LIBS系统多脉冲产生的情况,同时给出了单脉冲激光触发和多脉冲激光触发对控制时序的要求。时序控制是激光诱导光谱海洋检测系统的关键技术,其中包括精密延时控制及系统逻辑控制。精密延时控制采用了数字延时和模拟延时两套方案,分别由高速定时器和高精度延时芯片组成,实现了体积小、成本低、集成度高等特点。系统逻辑控制则根据检测需求设计相应的系统;在LIF系统中,采用多脉冲或单脉冲选通时序,结合背景噪声实时扣除技术;在LIBS系统中,则采用多脉冲计数选择功能,结合对光谱采集信号的精确延时技术;稳定的时序设计为系统的搭建提供了技术保障。针对海水中溢油、DOM、叶绿素a等有机物的检测需要,本文设计了便携式和雷达式两种LIF光谱检测系统,主要由激光发射、荧光探测、信号控制和上位机四部分组成。其中,便携式采用小型半导体激光器,结合ICCD探测设备和相关时序控制,可检测出较近距离处水分子的拉曼散射、海水中DOM以及柴油和原油中矿物油分子产生的荧光等相关信息,分析了DOM浓度、油膜厚度与光谱强度之间的关系,并给出系统中的激光能量、像增强器触发信号、背景扣除、脉冲模式等控制参数对结果的影响;雷达式采用高能量固体激光器,可检测出较远距离处水分子的拉曼散射峰、海水中DOM产生的荧光峰等相关信息,并分析了系统中的激光能量以及像增强器的脉冲延时等控制参数对结果的影响;实验结果给出了多脉冲或单脉冲选通时序控制技术以及实时扣除技术在LIF油污检测系统中的应用。针对于海水中金属元素的检测需要,本文设计了LIBS光谱检测系统。其中,激光器采用体积小、价格低的被动调Q固体激光器,通过选择光脉冲触发位置,可以检测出铜片、铝片中所含的铜、铝金属元素的特征谱线等相关信息,并分析了光谱采集信号的延时、光谱仪积分时间等基本参数对结果的影响。同时,以铜片为例对脉冲选择功能进行控制,给出不同脉冲位置对结果的影响,并分析针对不同固有延时的光谱仪的脉冲选择方案,体现了脉冲选择功能在被动调Q激光器多脉冲LIBS系统中的关键作用。最后,采用碳板为基底对不同区域的海水进行检测,可以检测出其中常见的钠、钙、镁等金属元素,以及污染海水中含量超标的铝、铜等元素,并给出定量分析。实验结果给出了脉冲选择功能在被动调Q LIBS金属元素检测系统中的应用。
李想[7]（2020）在《海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究》文中研究指明海水中关键溶解气体浓度分析对于研究海洋有机物的生物地球化学循环、海底天然渗漏点或海洋酸化等环境变化机制具有重要意义,然而间歇式船舶或人工采样的分析方式不能很好的还原海洋环境动态变化的全貌,且成本高误差大,继而迫切需求能进行原位、快速、持续的溶解气体探测技术。可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）是近50年发展起来的一种非侵入式激光测量技术,它具有光谱选择性好、环境适应性强、绝对定量测量的优点,可实现实时、在线、快速的气相组分浓度的精确测量,结合可实现气液高效连续分离的疏水透气膜,应用于原位海水溶解CH4、CO2气体组分高灵敏度探测,需要完成定量测量系统的小型化集成、大动态浓度范围快速且长期稳定测量两方面的内容。本文研究基于膜分离技术的水气分离富集方法,以及基于TDLAS直接吸收技术测量气体分压浓度原理,研制了适应水下工作环境的小型化溶解气体检测系统。本文针对海水溶解气体原位检测设备缺少精确浓度反演的问题,研究疏水透气膜高效分离、快速响应时间的连续测量、多谱线宽范围光谱探测等方法,首先系统研究了气液分离方法及传质过程,提出利用疏水透气膜搭建样品水脱气装置的水气分离富集方法,解决传统的雾化方式气液分离效率低、响应时间长等问题;针对分离后的溶解气体中水汽浓度高、气体组分复杂等特点,以2927.95 cm-1和4989.97 cm-1附近作为目标吸收线,开展CH4和CO2共存气体组分的光谱干扰特性研究;采用二色面镜实现近红外和中红外波长高效耦合,开展商用Herriot吸收池内溶解气体浓度同时探测和定量反演方法研究。针对原位测量海水中溶解气体浓度的需求,基于直接吸收光谱技术,选用中心波长为6047.0 cm-1和4989.97 cm-1的两只DFB激光器分别作为测量CH4、CO2的光源,建立一套小型化溶解CH4、CO2浓度在线测量样机;根据海水应用环境温度变化范围大的特性,研究对温度波动免疫、低功耗、高可靠性的激光测量系统,自主设计了基于FPGA和DDS结合的激光器电流调谐控制电路,为进一步减小激光器中心波长偏移给光谱处理带来的影响,采用MCU+FPGA主从处理器协同工作结构设计锁频控制电路,通过实时闭环反馈调整激光器调谐范围输出,实现在0～55℃温度变化范围内激光中心频率稳定性提高约8倍;针对原位海水测量环境扰动和水汽聚集引起的光谱吸收背景实时变化,给光谱精确反演带来影响,提出MCU处理器上实现高效率、高精度的浓度在线反演算法,在嵌入式实时系统中采集处理光谱信号,拟合基线得到吸光度,并实现基于LM算法的Voigt全线型拟合;针对常压下6047.0 cm-1附近CH4三条谱线的吸收光谱高度重合,采用全线型Voigt多峰叠加的方式拟合,测量的吸收光谱与拟合线型之间残差在±0.0003以内,CO2吸光度拟合的最大偏差为1.10e-4,验证了下位机实现在线Voigt拟合方法的精度;研究仪器集成化中系统噪声的来源并给出具体光学或电子学手段以提高系统灵敏度。针对TDLAS溶解气体测量结果的验证,对该样机进行测量精准度标定、检测限分析、以及连续测量对比。两种气体吸收信号标定的积分面积和标准浓度之间的线性度均高于0.999,当平均测量时间为88s时,CO2的测量精度为4.18 ppm,当平均测量时间达80s,CH4最低检测限为1.49 ppm,相对于标准状况下CO2和CH4在水中溶解度的检测限分别为0.14 μmol/L和2.11 nmol/L;连接溶解气体提取系统测量了不同流速下系统分离平衡响应情况,在水流速为3 L/min时,溶解CH4气体平衡响应时间小于3 min,并将该方法与常用Picarro监测仪联用,对自来水中溶解气体进行测量对比,结果表明两者具有很好的一致性,验证了所搭建溶解气体分离测量系统的工作性能。研制的小型化溶解气体原位检测系统在三亚市进行了外场实验,利用中空纤维膜接触器的脱气操作,定量检测了表层海水中溶解CO2的浓度,测量结果表明,原位分析仪具有连续测量溶解气体的能力,具有更好地帮助了解海洋环境中的物理和地球化学过程方面的潜力。
郭微[8]（2020）在《运动目标被动声呐信号频域分析关键技术研究》文中研究指明对水中目标辐射噪声中线谱信号的检测与估计是被动声呐信号处理的重要研究内容。通常情况下,被动声呐中的线谱信号检测与参数估计是在强背景噪声和强干扰条件下进行的,需要通过增加积分时间,以提高频谱分析的频率分辨力、获取更高的信号处理增益。然而目标辐射线谱信号的频率漂移和目标的运动限制了传统被动声呐信号方法的积分处理时间和信号处理增益。本论文分别对如何在有限数据样本长度下提升功率谱分析的频谱分辨能力、降低谱间干扰、减小目标运动引起的互相关损失进行了深入研究,具体研究内容如下:首先,针对线谱旁瓣干扰背景下运动目标信号功率谱分析问题,提出了频域解卷积高分辨功率谱估计方法。由经典谱估计理论可知,有限长样本的功率谱可以由无限长样本的功率谱与窗函数功率谱的卷积获得。本文提出在窗函数功率谱已知的情况下,通过对有限长接收样本的功率谱在频域进行解卷积运算估计无限长接收样本对应的功率谱,以便在小样本条件下获得更高的频率分辨力,减少谱泄露、降低谱估计结果的旁瓣、提高主旁瓣比,从而降低强线谱旁瓣对邻近微弱线谱信号的掩蔽。采用的解卷积算法的迭代次数是影响谱估计频率分辨力和旁瓣抑制性能的主要因素。通过仿真和实验数据处理对比了MVDR（minimum variance distortionless response）、压缩感知（Compressed Sensing,CS）以及本文提出的解卷积算法高分辨功率谱估计方法的性能。结果表明,解卷积功率谱估计方法可有效提高频率分辨力、抑制谱旁瓣、降低谱间干扰,适用于强线谱干扰影响下的被动声呐信号频谱分析以及运动目标小样本信号的时频分析。其次,建立了双水听器接收运动目标辐射噪信号的互功率谱模型,提出了基于双水听器接收信号互功率谱的多普勒系数（尺度因子）和时延差的分步估计方法,即首先利用双水听器接收信号频谱的幅度谱估计出多普勒系数,然后利用多普勒系数补偿接收信号,再利用补偿后接收信号的互功率相位谱估计两水听器接收信号间的时延差。该算法将参数估计由多普勒和时延的二维搜索转化为两个分别沿多普勒轴和时延轴的一维搜索,不仅有效降低了参数寻优的计算量,也实现了尺度因子与时延参数估计的解耦,避免了参数估计过程中的互相干扰,提高了参数估计结果的准确性。结果表明,互功率谱的多普勒系数和时延差的分步估计方法能够有效提高利用互功率谱进行时延差估计的准确性,从而提高互功率谱测向的性能。最后,建立了目标运动情况下双水听器接收信号关于多普勒系数和时延差的分段数据模型,研究发现目标运动会导致不同数据段的目标辐射声信号互功率谱之间存在较大的频率偏移和相位差异,难以实现不同数据段的互功率谱相干积累。针对这一问题,提出对不同数据段互功率谱的多普勒系数和时延差进行估计和补偿,再对补偿后的不同数据段的互功率谱进行相干积累的基于运动补偿的互功率谱相干积累方法。通过仿真和实验数据处理分析,对比了提出的互功率谱相干积累方法、MUSIC（multiple signal classification）算法、互功率谱相干累加和非相干累加算法的谱估计性能。结果表明,补偿的互功率谱相干积累方法可以克服多普勒效应的影响,有效减小运动目标辐射噪声处理的互相关损失,增加积分处理时间、提高信号处理增益,提升对运动目标微弱线谱信号的检测性能。
么洪飞[9]（2020）在《不确定条件下UUV态势感知、威胁评估与自主决策方法研究》文中指出当前无人水下航行器（UUV）通过携带不同传感器来执行军、民用领域的任务,如情报搜集、反潜战、海洋环境勘察和海底地形测绘等。作为一种无人操控下可自主远程航海与作业的新概念水下智能平台,面向复杂且未知的海洋环境,态势感知、威胁评估与自主决策是UUV无人现场操控下自主作业的关键保证,亦是UUV自主能力的重要体现。因此,研究UUV的态势感知、威胁评估和自主决策的技术问题具有重要的理论研究价值和工程应用意义。本文主要开展以下方面的研究工作:首先,UUV在复杂的海洋环境下执行任务时,传感器受到不同的深度、水温、噪声等因素的影响使检测的感知信息存在不确定性,这种不确定性对UUV的自主作业有着重要影响。根据UUV配置的传感器的种类、测量信息,构建UUV态势感知模型;分析UUV态势感知模型中所存在的潜在不确定事件,利用本体论方法建立不确定事件本体模型,设计触发不确定事件的语义规则,利用规则引擎推理机制更新不确定事件本体模型;将不确定事件本体转换为贝叶斯网络,经贝叶斯网络推理获得不确定事件的影响程度,仿真验证本体论方法的有效性。其次,针对复杂海洋环境下UUV受到威胁时如何有效准确评估的问题,提出基于动态贝叶斯网络的UUV威胁评估算法。根据每一类不确定事件威胁要素的特点进行威胁特征变量的提取,确定动态贝叶斯网络结构;结合专家领域知识和遗传优化算法确定网络参数,解决参数主观性强且推理不准确的问题。通过贝叶斯网络和动态贝叶斯网络的对比,验证动态贝叶斯网络进行不确定推理的优越性和有效性。再次,针对不确定海洋环境下UUV自主动态决策问题,提出基于动态影响图和期望效用理论的自主决策方法。根据威胁评估的结果,在威胁评估动态贝叶斯网络基础上构建了UUV自主决策的动态影响图模型,包括概率模型、决策规则模型和期望效用模型;设计动态影响图的效用计算模型,利用最大期望效用原则获得最优的决策。仿真验证动态影响图用于UUV自主决策的有效性和动态性。最后,根据UUV作业任务需求设计水下区域搜索和巡航两种典型使命任务,按照时间序列仿真设置不确定事件的触发要素,通过仿真验证UUV态势感知、威胁评估与自主决策方法的有效性,仿真结果表明UUV能够在任务执行过程中完成威胁的感知与威胁等级的评估,并可自主生成有效、合理的自主决策策略,可有效保证UUV的作业安全性。
许伟[10]（2020）在《基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器的信号处理方法研究与系统研制》文中指出快堆核电站中的蒸汽发生器长期工作在高温、高压的恶劣条件下,可能会产生裂纹。这会导致高压蒸汽喷射到高温液态金属钠中,引起剧烈的钠水反应。钠水反应的生成物会腐蚀裂纹,同时反应过程会释放大量的热量,又会加剧钠水反应的进行。这样的恶性循环,将造成严重的核安全事故。所以,必须时刻检测蒸汽发生器是否出现了泄漏,以保证快堆核电站的安全。为此本文研究一种基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器,具体研究工作和创新点如下:（1）研究和设计钠中气泡探测器的传感器,分析其工作原理。研制了钠中气泡探测器的硬件电路系统。进行钠中气泡探测实验,采集不同钠流量下、不同注气流量时钠中气泡探测器传感器输出的信号。提出采用水代替液态金属钠进行模拟实验的方案,进行水中气泡探测实验,为研究钠中气泡探测的信号处理方法提供了有效的辅助手段。（2）从幅值的角度出发研究钠中气泡探测信号处理方法。由水中气泡探测器传感器输出的信号出发,提出采用极值反映信号幅值的变化,把研究气泡对信号幅值的影响转换成研究气泡对传感器输出信号极值的影响,采用统计学的方法对信号的极值进行建模。根据水中气泡探测器传感器输出信号的统计学模型,提出了基于峰峰值标准差的钠中气泡探测信号处理方法。（3）从信号波形的角度出发研究钠中气泡探测信号处理方法。由钠中气泡探测器传感器输出的信号出发,把研究气泡对传感器输出信号的影响转换成研究气泡对传感器输出信号波形变化规律的影响。传感器输出信号的相邻两个周期信号的相似程度会受到气泡的影响,因此,采用相关系数识别相邻两个周期信号的相似程度。分别计算不同注气流量下传感器输出信号的相关系数,并对计算结果进行统计建模分析。根据模型的分析结果,提出了基于相关系数的钠中气泡探测信号处理方法。（4）从频域的角度出发研究钠中气泡探测信号处理方法。由钠中气泡探测器传感器输出的信号出发,把研究气泡对传感器输出信号的影响转换成研究气泡对传感器输出信号的频率计算结果的影响。对于钠中含有气泡的情况,选用不同时间长度的信号计算传感器输出信号的频率时,频率变化范围差异比较明显。定义了频率波动系数的概念,建立了传感器输出信号的周期个数和频率波动系数的关系曲线模型,可以方便地确定计算频率波动系数所需使用的信号周期个数,以突显气泡对传感器输出信号的频率波动系数的影响,并提出了基于频率波动系数的钠中气泡探测信号处理方法。（5）从信号组成成分的角度出发研究钠中气泡探测信号处理方法。由钠中气泡探测器传感器输出的信号出发,把研究气泡对传感器输出信号的影响转换成研究气泡对传感器输出信号的组成成分的影响。定义了传感器输出信号的基线,用于反应气泡噪声信号,这样,传感器输出信号的模型就可以看作是由流量信号和气泡噪声信号组成。当钠中不含气泡时,传感器输出的信号近似为流量信号。当钠中有气泡时,传感器输出的信号中的气泡噪声信号会随着注气流量的增大而更明显。所以,流量信号在传感器输出信号中所占的比重的会随着钠中气泡含量的增多而减小。因此,研究了气泡噪声信号的提取,定义了传感器输出信号能量比值的概念,并提出了基于能量比值的钠中气泡探测信号处理方法。（6）分别把基于峰峰值标准差的钠中气泡探测信号处理方法和基于相关系数的钠中气泡探测信号处理方法在基于DSP的钠中气泡探测器的变送器上实时实现,形成完整的实验样机,进行实时验证实验。验证结果表明,两者可检测的钠中最小注气流量为0.66L/min,即可探测蒸汽发生器中水的最小泄漏速率为0.1g/s。分别研究了基于频率波动系数的钠中气泡探测信号处理方法和基于能量比值的钠中气泡探测信号处理方法的实时实现方案,并对实时实现方案进行了验证。验证结果表明,两者可检测的钠中最小注气流量也为0.66L/min,即可探测蒸汽发生器中水的最小泄漏速率也为0.1g/s。
二、水中目标信号的实时检测方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、水中目标信号的实时检测方法研究（论文提纲范文）
（1）近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 海洋溶解气体原位探测技术概述 |
| 1.2.1 水下拉曼光谱技术 |
| 1.2.2 水下质谱技术 |
| 1.2.3 半导体气敏传感技术 |
| 1.2.4 红外吸收光谱技术 |
| 1.3 红外气体检测精度的提升方法 |
| 1.4 中红外激光气体传感技术的发展现状 |
| 1.4.1 中红外激光光源概述 |
| 1.4.2 中红外TDLAS技术的国内外研究现状 |
| 1.5 研究目标与工作内容 |
| 第2章 海水溶解CO_2的激光探测原理与方案 |
| 2.1 研究整体方案及技术路线 |
| 2.2 气液分离技术原理 |
| 2.2.1 气液平衡理论 |
| 2.2.2 高分子聚合物膜脱气技术 |
| 2.3 红外气体检测及同位素分析原理 |
| 2.3.1 分子红外吸收光谱理论 |
| 2.3.2 TDLAS气体传感原理 |
| 2.3.3 分子谱线展宽机制与低压谱线分离原理 |
| 2.3.4 碳同位素丰度分析方法及其温度依赖性 |
| 2.4 中红外激光CO_2传感系统的整体方案设计 |
| 2.4.1 ~(12)CO_2、~(13)CO_2吸收谱线的选择与分析 |
| 2.4.2 检测方案与传感系统结构设计 |
| 2.5 深海原位探测面临的问题与挑战 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 深海原位探测系统的关键技术研究与仪器集成 |
| 3.1 中红外激光光学系统的设计与优化 |
| 3.1.1 光学系统的组成 |
| 3.1.2 光源的特性参数表征 |
| 3.1.3 ICL专用多自由度调整架的研制 |
| 3.1.4 激光光路结构的建立与优化 |
| 3.1.5 强大气背景吸收下的波长调制深度优化 |
| 3.1.6 大气背景吸收的抑制和消除 |
| 3.2 恒温低压气体采样分析系统的研制 |
| 3.2.1 基于脱气膜的气液分离系统 |
| 3.2.2 气体吸收池温度控制系统 |
| 3.2.3 基于精密电控比例阀的吸收池低压控制系统 |
| 3.2.4 基于PID压力控制的动态气流分析模式 |
| 3.2.5 新型脉冲式进样的静态气体分析模式 |
| 3.3 系统自动工作流程的电学控制机制研究 |
| 3.3.1 基于DSP处理器的系统主控电路研制 |
| 3.3.2 多谱线复用的光谱信号处理方案设计 |
| 3.3.3 LabVIEW上位机平台与系统通信协议设计 |
| 3.3.4 系统水下运行流程的设计与优化 |
| 3.3.5 其他电路模块 |
| 3.4 传感器的机械结构设计与集成 |
| 3.4.1 第一代样机的设计与集成 |
| 3.4.2 第二代海试样机的设计与集成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 传感器的性能测试与分析 |
| 4.1 系统噪声的主要来源分析 |
| 4.2 集成仪器的机械稳定性测试 |
| 4.3 气体采样分析系统的性能测试 |
| 4.3.1 气密性检测 |
| 4.3.2 吸收池动态压力控制精度 |
| 4.3.3 静态气体分析模式的运行流程 |
| 4.4 传感器的标定 |
| 4.4.1 多区间CO_2浓度标定 |
| 4.4.2 δ~(13)CO_2标定 |
| 4.5 主要性能指标测试与表征 |
| 4.5.1 CO_2浓度探测下限 |
| 4.5.2 δ~(13)CO_2分析灵敏度 |
| 4.5.3 动态气流分析模式的响应时间 |
| 4.5.4 静态气体分析模式的响应时间 |
| 4.6 大气环境下的传感器应用试验 |
| 4.6.1 载气流量补偿的动态自来水溶解CO_2检测 |
| 4.6.2 室内空气中CO_2的动态分析 |
| 4.6.3 基于静态模式的自来水溶解CO_2分析 |
| 4.7 传感器与现有商用仪器的性能对比 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 传感器的深海示范应用 |
| 5.1 面向中国南海可燃冰勘探的海试概况 |
| 5.2 传感器的水下拖曳方案 |
| 5.3 海试测量结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 待优化的问题与未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于中红外TDLAS技术的深海CO2浓度及碳同位素检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 国外研究发展现状 |
| 1.2.2 国内研究发展现状 |
| 1.3 本文研究目的及意义 |
| 1.4 本论文研究思路和结构安排 |
| 1.4.1 论文研究思路 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第2章 基于红外光谱技术的溶解气体检测原理 |
| 2.1 膜脱气技术原理 |
| 2.2 分子能级结构与红外光谱 |
| 2.2.1 分子能级结构 |
| 2.2.2 分子红外光谱的产生机理 |
| 2.2.3 红外吸收光谱特性 |
| 2.3 朗伯-比尔定律的描述 |
| 2.3.1 朗伯定律 |
| 2.3.2 比尔定律 |
| 2.3.3 朗伯比尔定律 |
| 2.4 基于TDLAS技术的谐波检测原理的研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 深海CO_2传感系统的研制 |
| 3.1 系统总体结构设计 |
| 3.2 系统光学结构设计 |
| 3.2.1 直线式、紧凑型光学结构设计 |
| 3.2.2 光学密集性多次反射吸收池设计及有效光程判定 |
| 3.3 系统电学结构设计 |
| 3.3.1 电学系统的构成 |
| 3.3.2 基于吸收池的温控装置设计 |
| 3.4 系统气路结构设计及配气方案研究 |
| 3.4.1 双源气路结构设计 |
| 3.4.2 配气方案研究及性能测试 |
| 3.5 深海中红外CO_2传感系统集成 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于多吸收谱线联合复用技术的CO_2浓度检测性能研究 |
| 4.1 吸收谱线选取及其参数优化 |
| 4.2 中红外间带级联激光器性能测试 |
| 4.3 ppbv量级CO_2浓度检测技术研究 |
| 4.3.1 调制深度的优化研究 |
| 4.3.2 痕量CO_2气体浓度标定 |
| 4.3.3 CO_2浓度检测极限评估 |
| 4.4 宽动态范围CO_2浓度检测技术研究 |
| 4.4.1 多中红外吸收谱线联合检测分析 |
| 4.4.2 宽动态CO_2浓度标定 |
| 4.4.3 检测系统宽量程性能测试分析及方案设计 |
| 4.5 检测系统动态响应特性分析 |
| 4.6 检测系统与深海气液分离装置联调测试 |
| 4.6.1 连续进气工作模式检测测试 |
| 4.6.2 脉冲进气工作模式检测测试 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于积分分离式PID温度控制技术的CO_2同位素丰度检测性能研究 |
| 5.1 高精度CO_2碳同位素检测技术研究 |
| 5.1.1 同位素检测精度与影响因素关系研究 |
| 5.1.2 CO_2碳同位素丰度谱线选取 |
| 5.1.3 同位素丰度检测控温方法研究 |
| 5.1.4 CO_2碳同位素标定 |
| 5.1.5 CO_2碳同位素检测精度评估 |
| 5.2 检测系统与picarro分析仪检测性能对比 |
| 5.3 检测系统与深海气液分离装置联调测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 检测系统深海海试试验 |
| 6.1 中国南海天然气水合物靶区试验概况 |
| 6.2 深海拖曳系统集成及海试方案的实施 |
| 6.3 深海CO_2浓度检测结果及分析 |
| 6.4 深海CO_2同位素丰度检测结果及分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 7.1 主要研究工作与成果 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 下一步研究工作 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读博士期间科研成果 |
| 致谢 |
（3）氨氮野外原位在线监测系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景与意义 |
| 1.2 氨氮在线监测技术国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外发展现状 |
| 1.3 智能算法在氨氮含量监测中的应用 |
| 1.4 主要研究内容及安排 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 第2章 氨氮检测方法研究 |
| 2.1 光学法检测 |
| 2.1.1 水杨酸分光光度法 |
| 2.1.2 纳氏试剂分光光度法 |
| 2.1.3 气相分子吸收色谱法 |
| 2.1.4 荧光法 |
| 2.2 电化学法检测 |
| 2.2.1 滴定法 |
| 2.2.2 选择性电极法 |
| 2.3 基于铵离子选择性电极的氨氮测量 |
| 2.3.1 铵离子选择性电极法检测原理 |
| 2.3.2 铵离子选择性电极实际响应分析 |
| 2.4 铵离子选择性电极干扰因素分析 |
| 2.4.1 温度影响分析 |
| 2.4.2 pH值影响分析 |
| 2.4.3 一价阳离子影响分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于铵离子选择性电极的氨氮在线监测系统设计 |
| 3.1 系统总体方案设计 |
| 3.1.1 氨氮在线监测系统需求分析 |
| 3.1.2 氨氮在线监测系统总体方案 |
| 3.1.3 系统工作原理 |
| 3.2 系统硬件设计 |
| 3.2.1 主控模块选择 |
| 3.2.2 STM32 最小系统 |
| 3.2.3 传感器检测电路设计 |
| 3.2.4 AD转换模块 |
| 3.2.5 数据传输 |
| 3.2.6 电源模块设计 |
| 3.3 系统结构设计 |
| 3.3.1 结构设计 |
| 3.3.2 供能模块设计与选型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 铵离子选择性电极抗干扰检测研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于支持向量回归机的氨氮抗干扰检测研究 |
| 4.2.1 支持向量回归机理论研究 |
| 4.2.2 SVR参数优化方法研究 |
| 4.3 氨氮抗干扰检测模型建立 |
| 4.3.1 确定模型输入 |
| 4.3.2 建模数据采集及预处理 |
| 4.3.3 建立PSO-SVR抗干扰测量模型 |
| 4.3.4 模型测量实验结果与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 实验测试与分析 |
| 5.1 各辅助测量模块实际检测实验 |
| 5.1.1 pH值测量模块测试 |
| 5.1.2 溶解氧检测模块测试 |
| 5.2 数据传输测试 |
| 5.2.1 Modbus通讯协议 |
| 5.2.2 系统在线监测平台 |
| 5.3 系统总体性能测试与结果分析 |
| 5.3.1 系统测量准确度与精密度实验 |
| 5.3.2 系统稳定性实验 |
| 5.3.3 实际水样对比实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）化生毒剂常压电离-质谱快速检测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 常压离子源技术研究进展 |
| 1.2.1 等离子体电离源 |
| 1.2.2 激光解吸电离源 |
| 1.2.3 电喷雾电离源 |
| 1.3 常压电离技术在化生毒剂检测中的研究进展 |
| 1.3.1 化学毒剂及其模拟剂检测研究进展 |
| 1.3.2 生物毒剂及其模拟剂检测研究进展 |
| 1.4 化生毒剂常压电离方法研究面临的问题 |
| 1.5 论文研究思路和框架 |
| 第二章 常压电离装置构建及实验因素量化分析研究 |
| 2.1 研究背景 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验仪器与参数 |
| 2.2.2 实验试剂 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 低温等离子电离实验因素量化分析及优化 |
| 2.3.2 纳升喷雾电离实验因素量化分析及优化 |
| 2.3.3 激光解吸电离实验因素量化分析及优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 化生毒剂常压离子化机制研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验仪器与参数 |
| 3.2.2 实验试剂 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 化学毒剂及其模拟剂低温等离子体电离机制 |
| 3.3.1.1 低温等离子体电离过程中H~+的来源 |
| 3.3.1.2 低温等离子体电离过程中H~+的结合位置 |
| 3.3.1.3 碰撞诱导裂解过程中的质子转移和电荷转移 |
| 3.3.1.4 低温等离子体电离过程中的潘宁直接电离 |
| 3.3.1.5 典型化学毒剂低温等离子体电离机制 |
| 3.3.2 化生毒剂及其模拟剂纳升喷雾电离机制 |
| 3.3.2.1 化学毒剂模拟剂纳升喷雾电离机制 |
| 3.3.2.2 生物毒素纳升喷雾电离机制 |
| 3.3.3 生物毒素激光解吸电离机制 |
| 3.3.3.1 生物碱类毒素激光解吸电离机制 |
| 3.3.3.2 多肽和蛋白质类毒素激光解吸电离机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 化学毒剂常压电离-质谱检测方法研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验仪器与参数 |
| 4.2.2 实验试剂 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 土壤中化学毒剂模拟剂快速检测 |
| 4.3.1.1 实验条件优化 |
| 4.3.1.2 土壤中化学毒剂模拟剂低温等离子体电离检测 |
| 4.3.2 水中化学毒剂水解产物快速检测 |
| 4.3.2.1 填充吸附剂微萃取因素优化 |
| 4.3.2.2 水中沙林毒剂水解产物的快速检测 |
| 4.3.2.3 水中芥子气毒剂水解产物的快速检测 |
| 4.3.3 挥发性和固体粉末化学毒剂快速检测 |
| 4.3.3.1 挥发性化学毒剂的低温等离子体电离检测 |
| 4.3.3.2 固体粉末化学毒剂的纳升喷雾电离检测 |
| 4.3.4 草木烟干扰条件下化学毒剂模拟剂快速检测 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 生物毒素常压电离-质谱检测方法研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验仪器与参数 |
| 5.2.2 实验试剂 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 生物毒素激光解吸电离检测 |
| 5.3.2 生物毒素及模拟剂电喷雾电离检测 |
| 5.3.2.1 小分子量生物毒素纳升喷雾电离检测 |
| 5.3.2.2 大分子量生物毒素及模拟剂微升喷雾电离检测 |
| 5.3.3 侦察装备表面沾染生物毒素快速检测 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 特色与创新性 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 主要简历 |
| 致谢 |
（5）基于多指标时序数据的城市河道水质异常检测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水质异常检测研究现状 |
| 1.2.2 污染源判别研究现状 |
| 1.2.3 现有研究存在的问题 |
| 1.3 论文主要研究内容和安排 |
| 1.3.1 研究课题的提出 |
| 1.3.2 论文章节内容安排 |
| 第二章 水质异常事件检测相关理论概述 |
| 2.1 常规水质监测参数特点及水质异常定义 |
| 2.1.1 常规水质指标介绍 |
| 2.1.2 水质波动主要类型 |
| 2.1.3 水质异常事件定义 |
| 2.2 城市河道常见污染源水质指标响应及实验平台 |
| 2.2.1 常见城市河道污染源 |
| 2.2.2 河道污染源判别可行性分析 |
| 2.2.3 污染源水样采集平台介绍 |
| 2.3 水质异常事件检测关键技术 |
| 2.3.1 常用的水质异常检测算法 |
| 2.3.2 水质异常检测技术步骤 |
| 2.3.3 性能评价标准 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于时序依赖和指标相关性的水质预测方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 水质时序数据的特性分析 |
| 3.1.2 常用的水质预测方法分析与对比 |
| 3.2 基于时序依赖和指标相关性的水质预测方法 |
| 3.2.1 算法整体流程 |
| 3.2.2 长短期记忆神经网络的结构 |
| 3.2.3 指标相关和时序依赖双重注意力机制 |
| 3.3 基于时序依赖性和相关性的水质预测模型设计 |
| 3.3.1 水质预测模型设计 |
| 3.3.2 模型训练总体流程 |
| 3.4 实验结果及对比分析 |
| 3.4.1 预测模型评价指标 |
| 3.4.2 预测结果与对比分析 |
| 3.4.3 算法有效性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于预测和波动分析的水质异常检出 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 传统异常检测的特点 |
| 4.1.2 改进的迫切性 |
| 4.2 基于预测和残差阈值法的水质异常检测 |
| 4.2.1 基于预测模型的水质异常检测方法框架 |
| 4.2.2 基于残差阈值法的水质异常检测 |
| 4.3 基于预测和波动特征融合的水质异常检测改进 |
| 4.3.1 改进的水质异常检测方法总体流程 |
| 4.3.2 基于熵和波动相关性的波动特征提取 |
| 4.3.3 基于孤立森林的多参数异常概率融合 |
| 4.4 实验分析 |
| 4.4.1 模拟水质异常 |
| 4.4.2 基于预测和残差阈值法的水质异常检测 |
| 4.4.3 基于波动特征融合的改进水质异常检测 |
| 4.4.4 改进前后算法性能对比分析与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于特征相似性分析的污染源判别方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.1.1 污染源判别的必要性 |
| 5.1.2 特征库构建的必要性 |
| 5.2 基于特征相似性分析的污染源在线判别技术 |
| 5.2.1 样本库构建 |
| 5.2.2 污染源特征提取方法 |
| 5.2.3 特征库构建方法 |
| 5.2.4 特征相似性度量方法 |
| 5.2.5 污染源判别方法 |
| 5.3 案例分析讨论 |
| 5.3.1 特征库构建效果分析 |
| 5.3.2 污染源判别效果分析 |
| 5.3.3 算法相关讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文工作总结 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 作者攻读硕士学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（6）海洋油污及金属元素激光光谱检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 海洋油污检测及国内外研究现状 |
| 1.2.1 海洋油污检测方法概述 |
| 1.2.2 LIF光谱检测的国内外研究现状 |
| 1.3 海洋金属元素检测及国内外研究现状 |
| 1.3.1 海洋金属元素检测方法概述 |
| 1.3.2 LIBS光谱检测国内外研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 激光诱导光谱检测的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光诱导荧光技术理论分析 |
| 2.2.1 LIF光谱检测基本原理 |
| 2.2.2 拉曼光谱理论研究 |
| 2.2.3 距离选通技术在LIF系统中的应用 |
| 2.3 激光诱导击穿技术理论分析 |
| 2.3.1 LIBS光谱检测基本原理 |
| 2.3.2 激光调Q技术与原理 |
| 2.3.3 双脉冲或多脉冲LIBS系统 |
| 2.3.4 LIBS光谱金属元素的定量分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 激光诱导光谱检测系统时序控制设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 精密延时控制设计 |
| 3.2.1 延时方案概述 |
| 3.2.2 数字延时方案的设计与实验 |
| 3.2.3 模拟延时方案的设计与实验 |
| 3.2.4 数字模拟延时组合方案的设计与实验 |
| 3.2.5 延时方案的对比 |
| 3.3 系统逻辑控制设计 |
| 3.3.1 LIF光谱油污检测的控制原理与时序设计 |
| 3.3.2 LIBS光谱金属元素检测的控制原理与时序设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 LIF光谱油污检测系统设计及实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 LIF光谱油污检测系统研制 |
| 4.2.1 LIF检测系统的总体设计 |
| 4.2.2 激光发射部分 |
| 4.2.3 荧光探测部分 |
| 4.2.4 信号控制部分 |
| 4.2.5 上位机部分 |
| 4.3 便携式LIF光谱油污检测系统实验及结果分析 |
| 4.3.1 手持式LIF系统的集成与测试 |
| 4.3.2 便携式LIF系统的集成与测试 |
| 4.3.3 便携式LIF系统的参数控制与分析 |
| 4.4 雷达式LIF光谱油污检测系统实验及结果分析 |
| 4.4.1 雷达式LIF系统的集成与测试 |
| 4.4.2 雷达式LIF系统的参数控制与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 LIBS光谱金属元素检测系统设计及实验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 LIBS击穿光谱金属元素检测系统研制 |
| 5.2.1 LIBS检测系统的总体设计 |
| 5.2.2 激光发射部分 |
| 5.2.3 光谱接收部分 |
| 5.2.4 信号控制部分 |
| 5.2.5 上位机部分 |
| 5.3 LIBS金属元素检测实验结果及分析 |
| 5.3.1 LIBS系统的集成与测试 |
| 5.3.2 LIBS系统的基本参数控制与分析 |
| 5.3.3 被动调Q LIBS系统的脉冲选择功能控制与分析 |
| 5.3.4 LIBS系统的海水相关实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 海水溶解CH_4、CO_2气体原位检测技术概述 |
| 1.2.1 水下原位质谱检测方法 |
| 1.2.2 气敏传感技术 |
| 1.2.3 红外吸收检测技术 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第2章 基于激光光谱溶解气体检测原理 |
| 2.1 气液分离方法研究 |
| 2.1.1 水气分离理论 |
| 2.1.2 膜分离传质模型 |
| 2.1.3 溶解气体分离提取方法 |
| 2.2 可调谐激光吸收光谱技术 |
| 2.2.1 光谱学基本理论 |
| 2.2.2 直接吸收光谱技术 |
| 2.2.3 调制吸收光谱技术 |
| 2.3 溶解气体红外吸收光谱检测的影响因素 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 溶解气体CH_4、CO_2高灵敏激光测量系统研制 |
| 3.1 溶解气体分离模块设计 |
| 3.1.1 标准溶解气体样品制备 |
| 3.1.2 水气分离富集验证 |
| 3.2 激光吸收光谱定量反演模型建立 |
| 3.2.1 吸收谱线选择 |
| 3.2.2 CH_4、CO_2激光器及其光电特性 |
| 3.2.3 气体测量光路设计 |
| 3.2.4 信号采集与处理电子学设计 |
| 3.3 小型化溶解气体检测系统设计 |
| 3.3.1 原位探测系统组成 |
| 3.3.2 调谐信号的产生与频率锁定 |
| 3.3.3 嵌入式光谱处理算法实现 |
| 3.3.4 系统中噪声分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 溶解气体测量系统性能测试与实验结果分析 |
| 4.1 系统性能分析 |
| 4.1.1 浓度标定实验 |
| 4.1.2 系统检测限分析 |
| 4.1.3 开放环境连续测量及对比 |
| 4.2 溶解气体测量实验结果与分析 |
| 4.2.1 配置溶液中溶解气体检测 |
| 4.2.2 自来水中溶解气体连续测量结果与比对 |
| 4.2.3 系统响应时间测量 |
| 4.3 外场试验及结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）运动目标被动声呐信号频域分析关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 被动声呐探测目标特性及其发展和应用 |
| 1.2.1 舰船辐射噪声特性 |
| 1.2.2 被动声呐技术的发展及应用 |
| 1.3 水下目标被动探测研究进展 |
| 1.3.1 水下目标被动探测研究现状 |
| 1.3.2 舰船辐射噪声的特征提取 |
| 1.3.3 被动声呐信号处理的难点及发展趋势 |
| 1.4 本文主要内容 |
| 第2章 基于经典理论的被动声呐信号频域分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 被动声呐信号的物理模型 |
| 2.3 经典谱估计 |
| 2.3.1 功率谱估计 |
| 2.3.2 经典谱估计的基本方法 |
| 2.3.3 窗函数的影响 |
| 2.3.4 解卷积算法 |
| 2.4 多普勒频移影响下的被动声呐信号单频分量检测 |
| 2.4.1 积分时间与处理增益 |
| 2.4.2 仿真分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 强线谱干扰下的低速目标被动声呐信号频域分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强线谱干扰影响下的低速目标被动声呐信号频域分析方法研究 |
| 3.2.1 频域解卷积高分辨功率谱估计方法 |
| 3.2.2 MVDR算法 |
| 3.2.3 压缩感知算法 |
| 3.3 强线谱干扰影响下的低速目标被动声呐信号频域分析方法仿真分析 |
| 3.3.1 频域解卷积高分辨功率谱估计方法的性能分析 |
| 3.3.2 多种高分辨谱估计方法的性能对比和分析 |
| 3.4 实验数据处理结果对比与分析 |
| 3.4.1 强线谱干扰下的目标线谱检测 |
| 3.4.2 背景起伏干扰下的目标线谱检测 |
| 3.4.3 运动目标线谱的时频分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于互谱的运动目标多普勒系数和时延差估计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多普勒系数和时延差估计方法研究 |
| 4.2.1 多普勒效应对经典互功率谱时延差估计的影响 |
| 4.2.2 尺度因子和时延差参数联合估计方法 |
| 4.2.3 采用互功率谱的多普勒系数和时延差分步估计方法 |
| 4.3 多普勒系数和时延差估计方法性能分析 |
| 4.3.1 仿真分析 |
| 4.3.2 实验数据处理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 低信噪比下的运动目标被动声呐信号频域分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 低信噪比下的运动目标被动声呐信号频谱分析方法研究 |
| 5.2.1 MUSIC算法 |
| 5.2.2 频域相干累加 |
| 5.2.3 基于互功率谱的长时间相干积累 |
| 5.3 低信噪比下的运动目标被动声呐信号频谱分析方法性能分析 |
| 5.3.1 仿真分析 |
| 5.3.2 实验数据处理结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）不确定条件下UUV态势感知、威胁评估与自主决策方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 无人系统的自主性问题 |
| 1.2.2 无人系统态势感知研究现状 |
| 1.2.3 无人系统威胁评估研究现状 |
| 1.2.4 无人系统的自主决策研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容和组织结构 |
| 第2章 基于本体论的UUV态势感知研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 构建UUV态势感知模型 |
| 2.2.1 海洋环境感知模型及信息不确定性分析 |
| 2.2.2 UUV平台状态感知模型及信息不确定性分析 |
| 2.2.3 UUV任务状态感知模型及信息不确定性分析 |
| 2.3 构建UUV态势感知不确定事件本体模型 |
| 2.3.1 基于态势感知信息确定不确定事件 |
| 2.3.2 构建不确定事件本体 |
| 2.3.3 确定UUV不确定事件本体概念及概念间的关系 |
| 2.3.4 确定UUV不确定事件本体结构 |
| 2.4 基于SWRL规则的不确定事件本体推理 |
| 2.4.1 UUV不确定事件本体的SWRL规则 |
| 2.4.2 基于SWRL规则的本体推理机制 |
| 2.5 UUV态势感知不确定事件的检测 |
| 2.5.1 UUV不确定事件的描述 |
| 2.5.2 UUV不确定事件的实例 |
| 2.5.3 UUV不确定事件本体的概率扩展 |
| 2.5.4 UUV不确定事件检测的结果 |
| 2.6 基于BN的UUV不确定事件的推理 |
| 2.6.1 BN理论基础 |
| 2.6.2 UUV不确定事件本体的BN转换 |
| 2.6.3 仿真验证与结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于动态贝叶斯网络的UUV威胁评估方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于BN的UUV威胁评估模型构建与验证 |
| 3.2.1 UUV威胁评估问题分析 |
| 3.2.2 提取不确定事件的威胁特征要素 |
| 3.2.3 基于专家知识构建BN结构 |
| 3.2.4 基于专家知识和GA优化BN参数 |
| 3.2.5 不确定条件下UUV威胁评估BN模型验证 |
| 3.3 不确定条件下基于DBN的 UUV威胁评估模型构建与验证 |
| 3.3.1 基于DBN的 UUV威胁评估模型构建 |
| 3.3.2 基于DBN的 UUV威胁评估模型推理 |
| 3.3.3 基于DBN的 UUV威胁评估模型验证 |
| 3.4 不确定条件下基于DBN和BN的威胁评估仿真分析 |
| 3.4.1 环境感知类威胁评估DBN和BN模型仿真对比 |
| 3.4.2 平台状态类威胁评估DBN和BN模型仿真对比 |
| 3.4.3 任务状态类威胁评估DBN和BN模型仿真对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于动态影响图的UUV自主决策方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不确定条件下UUV自主决策问题分析与决策预案 |
| 4.3 不确定条件下基于DID构建UUV自主决策模型 |
| 4.3.1 基于DID研究的可行性分析 |
| 4.3.2 构建UUV自主决策的DID模型 |
| 4.4 DID的期望效用计算模型设计 |
| 4.5 不确定条件下基于DID的 UUV自主决策仿真与验证 |
| 4.5.1 无任何威胁事件案例的仿真验证和结果分析 |
| 4.5.2 目标物威胁事件案例的仿真验证和结果分析 |
| 4.5.3 能源余量威胁事件案例的仿真验证和结果分析 |
| 4.5.4 多种威胁事件案例的仿真验证和结果分析 |
| 4.5.5 DID与专家系统仿真对比分析 |
| 4.5.6 综合结论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 不确定条件下UUV感知评估与决策综合仿真验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 区域搜索使命任务案例的仿真过程与结果分析 |
| 5.2.1 区域搜索使命任务案例的仿真设计 |
| 5.2.2 UUV态势感知不确定事件的触发 |
| 5.2.3 基于DBN的 UUV不确定事件威胁评估 |
| 5.2.4 基于DID的 UUV自主决策 |
| 5.3 海域巡航使命任务案例的仿真过程与结果分析 |
| 5.3.1 海域巡航使命任务案例的仿真设计 |
| 5.3.2 UUV态势感知不确定事件触发 |
| 5.3.3 基于DBN的 UUV不确定事件威胁评估 |
| 5.3.4 基于DID的 UUV自主决策 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器的信号处理方法研究与系统研制（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 探测蒸汽发生器泄漏技术研究概况 |
| 1.2.1 氢浓度检测泄漏技术 |
| 1.2.2 声学检测泄漏技术 |
| 1.2.3 电磁学检测泄漏技术 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题的来源与主要研究内容 |
| 第二章 钠/水中气泡探测数据采集实验 |
| 2.1 钠中气泡探测器传感器 |
| 2.1.1 导电液体的等效电路模型 |
| 2.1.2 钠中气泡探测器传感器的结构组成 |
| 2.1.3 钠中气泡探测器传感器的工作原理 |
| 2.2 钠中气泡探测器变送器 |
| 2.3 钠中气泡探测实验装置 |
| 2.3.1 钠回路系统 |
| 2.3.2 注气设备 |
| 2.3.3 数据采集系统 |
| 2.4 钠中气泡探测数据采集实验 |
| 2.4.1 注气流量的确定 |
| 2.4.2 数据采集实验步骤 |
| 2.4.3 数据采集实验结果 |
| 2.5 水中气泡探测实验 |
| 2.5.1 实验装置 |
| 2.5.2 水中气泡探测器传感器 |
| 2.5.3 水中气泡探测器变送器 |
| 2.5.4 水流量检定实验 |
| 2.6 水中气泡探测数据采集实验 |
| 2.6.1 注气流量的确定 |
| 2.6.2 数据采集实验步骤 |
| 2.6.3 数据采集实验结果 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 基于峰峰值标准差的钠中气泡探测方法 |
| 3.1 水中气泡探测器传感器输出信号分析 |
| 3.1.1 极值与气泡的关系 |
| 3.1.2 极值的统计学规律 |
| 3.1.3 极值标准差与注气流量的关系 |
| 3.2 基于峰峰值标准差的水中气泡探测信号处理方法 |
| 3.2.1 峰峰值的含义 |
| 3.2.2 算法的步骤 |
| 3.2.3 算法的验证 |
| 3.3 钠中气泡探测信号处理方法实时实现 |
| 3.3.1 阈值的选取 |
| 3.3.2 DSP实现 |
| 3.4 钠中气泡探测验证实验 |
| 3.4.1 验证样机的实验步骤 |
| 3.4.2 验证结果 |
| 3.5 算法在不同平台上运行结果比较 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于相关系数的钠中气泡探测方法 |
| 4.1 气泡对信号波形的影响 |
| 4.2 采用相关系数判断信号之间的相似程度 |
| 4.2.1 相关系数的引入 |
| 4.2.2 相关系数的分布特点 |
| 4.3 基于相关系数的钠中气泡探测信号处理方法 |
| 4.3.1 算法的步骤 |
| 4.3.2 算法的验证 |
| 4.3.3 阈值的选取 |
| 4.4 DSP实现 |
| 4.5 钠中气泡探测验证实验 |
| 4.5.1 验证样机的实验步骤 |
| 4.5.2 验证结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于频率波动系数的钠中气泡探测方法 |
| 5.1 气泡对频率计算的影响 |
| 5.2 选择计算频率的数据点数的方法 |
| 5.3 频率波动系数 |
| 5.4 频率波动系数与周期个数的关系 |
| 5.5 基于频率波动系数的钠中气泡探测信号处理方法 |
| 5.6 算法的实时实现方案 |
| 5.6.1 方案的研究 |
| 5.6.2 方案的验证 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 基于能量比值的钠中气泡检测方法 |
| 6.1 传感器输出信号模型 |
| 6.2 气泡噪声信号提取 |
| 6.2.1 基线和气泡噪声信号 |
| 6.2.2 包络线的计算 |
| 6.3 传感器输出信号的能量比值 |
| 6.4 基于能量比值的钠中气泡探测信号处理方法 |
| 6.4.1 算法的步骤 |
| 6.4.2 算法的验证 |
| 6.4.3 阈值的选取 |
| 6.5 算法的实时实现方案研究 |
| 6.5.1 方案的研究 |
| 6.5.2 方案的验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 博士期间发表的科研成果目录 |
| 附录1 合作单位对我们研制样机实验结果的评价 |
四、水中目标信号的实时检测方法研究（论文参考文献）
- [1]近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用[D]. 刘志伟. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于中红外TDLAS技术的深海CO2浓度及碳同位素检测技术研究[D]. 任强. 吉林大学, 2021(01)
- [3]氨氮野外原位在线监测系统关键技术研究[D]. 盛宇博. 长春理工大学, 2021(02)
- [4]化生毒剂常压电离-质谱快速检测方法研究[D]. 李宝强. 军事科学院, 2021(02)
- [5]基于多指标时序数据的城市河道水质异常检测方法研究[D]. 王李想. 浙江大学, 2021(01)
- [6]海洋油污及金属元素激光光谱检测系统研究[D]. 毕宗杰. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]海水关键溶解气体高灵敏激光原位分析方法研究[D]. 李想. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [8]运动目标被动声呐信号频域分析关键技术研究[D]. 郭微. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [9]不确定条件下UUV态势感知、威胁评估与自主决策方法研究[D]. 么洪飞. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [10]基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器的信号处理方法研究与系统研制[D]. 许伟. 合肥工业大学, 2020