ATR-FTMIR在線檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

衰減全反射傅里葉變換中紅外（ATR-FTMIR）光譜技術(shù)作為一種過(guò)程分析手段，以其快速、準(zhǔn)確、無(wú)損、無(wú)污染的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵過(guò)程主要生化指標(biāo)的在線檢測(cè)。然而衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)以及發(fā)酵過(guò)程自身的特點(diǎn)給ATR-FTMIR在線檢測(cè)帶來(lái)了一些技術(shù)難題。本項(xiàng)目以谷氨酸發(fā)酵為研究對(duì)象，對(duì)這些關(guān)鍵性技術(shù)難題展開(kāi)研究。研究?jī)?nèi)容包括：(1) 針對(duì)衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)本身固有的缺陷會(huì)給光譜測(cè)量帶來(lái)的非線性效應(yīng)，從其光學(xué)特性出發(fā)，研究具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的ATR校正算法；(2) 針對(duì)發(fā)酵過(guò)程中不同的非線性現(xiàn)象，研究通過(guò)不同非線性建模策略或方法之間的優(yōu)化組合，構(gòu)建魯棒性和預(yù)測(cè)精度更高的混合非線性校正模型；(3) 針對(duì)發(fā)酵過(guò)程的時(shí)變性以及大量未標(biāo)定和少量標(biāo)定樣本的構(gòu)成特點(diǎn)，研究基于增量式半監(jiān)督學(xué)習(xí)的在線建模方法。 2100433B

如何在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下界定閃變污染的責(zé)任者、快速檢測(cè)閃變干擾是當(dāng)前電能質(zhì)量分析中的難題。本項(xiàng)目擬研究閃變快速、在線檢測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建多閃變?cè)礄z測(cè)與判別方法，具體包括：①建立較窄主瓣且有快速旁瓣衰減的Kaiser自卷積優(yōu)化窗，采用Burg算法計(jì)算AR模型參數(shù)，構(gòu)建AR譜估計(jì)和Kaiser自卷積優(yōu)化窗改進(jìn)FFT的包絡(luò)信號(hào)譜分析方法，減小非同步采樣造成的誤差和包絡(luò)信號(hào)頻率、波形、幅值及數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等參數(shù)變化的影響；②從IEC閃變測(cè)量模型出發(fā)，簡(jiǎn)化各濾波處理流程，建立閃變值簡(jiǎn)化計(jì)算新方法，提出瞬時(shí)閃變量求解及閃變指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的新思路；③建立閃變功率計(jì)算模型，分析多閃變?cè)辞闆r下閃變干擾在電網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)電源側(cè)與負(fù)載側(cè)的傳遞情況，推導(dǎo)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下閃變功率矢量與閃變?cè)捶?、方向的相關(guān)性，構(gòu)建基于功率流向與包絡(luò)電壓靈敏度向量相結(jié)合的閃變?cè)磁袆e方法。項(xiàng)目研究為閃變參數(shù)預(yù)估、閃變危害快速檢測(cè)、閃變治理等提供新的研究思路。

項(xiàng)目的完成情況及取得成果概述如下： 1. 項(xiàng)目完成取得的創(chuàng)新成果： （1）針對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)閃變信號(hào)，構(gòu)建了改進(jìn)Teager-Kaiser能量算子包絡(luò)提取誤差修正因子K，提出了改進(jìn)能量算子改進(jìn)Chirp-Z變換的閃變包絡(luò)參數(shù)估計(jì)方法，為復(fù)雜包絡(luò)信號(hào)譜分析提供理論工具。 （2）為實(shí)現(xiàn)閃變快速、在線檢測(cè)的要求，在IEC推薦的閃變測(cè)量過(guò)程基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化了平方檢波濾波、帶通濾波、加權(quán)濾波、平方處理及一階平滑各濾波環(huán)節(jié)，推導(dǎo)了閃變參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)化處理流程，構(gòu)建了基于改進(jìn)Teager-Kaiser能量算子Nuttall窗譜校正的閃變值簡(jiǎn)化計(jì)算新方法，為閃變信號(hào)的包絡(luò)參數(shù)提取、瞬時(shí)閃變量求解以及短時(shí)間閃變值Pst和長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt的統(tǒng)計(jì)提供新的求解思路。 （3）為快速、準(zhǔn)確地判別閃變?cè)?，能明確各方污染責(zé)任，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性綜合治理電能質(zhì)量，構(gòu)建了多支路的閃變?cè)吹刃щ娐纺Ｐ?，提出了基于改進(jìn)Teager-Kaiser能量算子計(jì)算閃變功率來(lái)判別閃變?cè)吹姆椒?，有效?shí)現(xiàn)單閃變?cè)?、多閃變?cè)磁袆e。 （4）在開(kāi)展計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)論證基礎(chǔ)上，將所研究方法在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)了基于ADS1178 TMS320C6745的新型電壓閃變?cè)诰€檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)。 2. 項(xiàng)目完成取得的研究成果： （1）在本項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)上，主持申請(qǐng)并獲得中國(guó)博士后科學(xué)基金項(xiàng)目、湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目各一項(xiàng)。 （2）在國(guó)內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)刊物和會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文9篇，被SCI收錄1篇、EI收錄7篇、CSCD論文1篇（均標(biāo)注基金資助）。 （3）申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利1項(xiàng)（已公開(kāi)），獲得實(shí)用新型專利1項(xiàng)、著作權(quán)2項(xiàng)，獲得湖南省電力公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。 （4）參加國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議交流1人次，赴加拿大多倫多大學(xué)參加國(guó)際合作交流1人次。 （5）依托項(xiàng)目研究，培養(yǎng)博士研究生1名，碩士研究生4名，博士后研究人員1名。 2100433B

針對(duì)現(xiàn)有的納米尺度CMOS工藝偏差檢測(cè)方法空間分辨率低、速度慢、成本高、難以在線檢測(cè)等問(wèn)題，本課題提出一種新的、可同時(shí)測(cè)量多種工藝參數(shù)偏差的檢測(cè)電路及檢測(cè)方法，通過(guò)研究納米尺度晶體管閾值電壓、漏電流、節(jié)點(diǎn)電壓、溫度、飽和電流和延時(shí)等工藝參數(shù)相互之間的影響關(guān)系，針對(duì)參數(shù)偏差而非參數(shù)絕對(duì)值設(shè)計(jì)新的偏差分布檢測(cè)電路，以研究解決高空間分辨率和在線檢測(cè)所必需的要求單個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)試電路面積足夠小、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)果易輸出的問(wèn)題；提出通過(guò)多次施加不同種類和大小的激勵(lì)，檢測(cè)多種相互影響的工藝參數(shù)偏差響應(yīng)的方法，并根據(jù)各種參數(shù)的相互影響關(guān)系，研究解決如何從檢測(cè)數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出工藝偏差分布的問(wèn)題。本研究為納米尺度高空間分辨率在線監(jiān)測(cè)提供了一種全新、高效的檢測(cè)方法，將對(duì)半導(dǎo)體新工藝的開(kāi)發(fā)與成熟應(yīng)用起到重要的推動(dòng)作用。研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)實(shí)的前期研究基礎(chǔ)和多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)是本課題順利開(kāi)展和完成的保障。