ATR-FTMIR在線檢測關(guān)鍵技術(shù)研究中文摘要

衰減全反射傅里葉變換中紅外（ATR-FTMIR）光譜技術(shù)作為一種過程分析手段，以其快速、準確、無損、無污染的獨特優(yōu)勢，可以實現(xiàn)對發(fā)酵過程主要生化指標的在線檢測。然而衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)以及發(fā)酵過程自身的特點給ATR-FTMIR在線檢測帶來了一些技術(shù)難題。本項目以谷氨酸發(fā)酵為研究對象，對這些關(guān)鍵性技術(shù)難題展開研究。研究內(nèi)容包括：(1) 針對衰減全反射（ATR）采樣技術(shù)本身固有的缺陷會給光譜測量帶來的非線性效應(yīng)，從其光學(xué)特性出發(fā)，研究具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的ATR校正算法；(2) 針對發(fā)酵過程中不同的非線性現(xiàn)象，研究通過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)測精度更高的混合非線性校正模型；(3) 針對發(fā)酵過程的時變性以及大量未標定和少量標定樣本的構(gòu)成特點，研究基于增量式半監(jiān)督學(xué)習的在線建模方法。 2100433B

如何在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下界定閃變污染的責任者、快速檢測閃變干擾是當前電能質(zhì)量分析中的難題。本項目擬研究閃變快速、在線檢測的關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建多閃變源檢測與判別方法，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算法計算AR模型參數(shù)，構(gòu)建AR譜估計和Kaiser自卷積優(yōu)化窗改進FFT的包絡(luò)信號譜分析方法，減小非同步采樣造成的誤差和包絡(luò)信號頻率、波形、幅值及數(shù)據(jù)長度等參數(shù)變化的影響；②從IEC閃變測量模型出發(fā)，簡化各濾波處理流程，建立閃變值簡化計算新方法，提出瞬時閃變量求解及閃變指標統(tǒng)計的新思路；③建立閃變功率計算模型，分析多閃變源情況下閃變干擾在電網(wǎng)檢測點電源側(cè)與負載側(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源幅值、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)合的閃變源判別方法。項目研究為閃變參數(shù)預(yù)估、閃變危害快速檢測、閃變治理等提供新的研究思路。

項目的完成情況及取得成果概述如下： 1. 項目完成取得的創(chuàng)新成果： （1）針對復(fù)雜動態(tài)閃變信號，構(gòu)建了改進Teager-Kaiser能量算子包絡(luò)提取誤差修正因子K，提出了改進能量算子改進Chirp-Z變換的閃變包絡(luò)參數(shù)估計方法，為復(fù)雜包絡(luò)信號譜分析提供理論工具。 （2）為實現(xiàn)閃變快速、在線檢測的要求，在IEC推薦的閃變測量過程基礎(chǔ)上，簡化了平方檢波濾波、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)計算簡化處理流程，構(gòu)建了基于改進Teager-Kaiser能量算子Nuttall窗譜校正的閃變值簡化計算新方法，為閃變信號的包絡(luò)參數(shù)提取、瞬時閃變量求解以及短時間閃變值Pst和長時間閃變值Plt的統(tǒng)計提供新的求解思路。 （3）為快速、準確地判別閃變源，能明確各方污染責任，實現(xiàn)針對性綜合治理電能質(zhì)量，構(gòu)建了多支路的閃變源等效電路模型，提出了基于改進Teager-Kaiser能量算子計算閃變功率來判別閃變源的方法，有效實現(xiàn)單閃變源、多閃變源判別。 （4）在開展計算機仿真實驗論證基礎(chǔ)上，將所研究方法在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)，開發(fā)了基于ADS1178 TMS320C6745的新型電壓閃變在線檢測試驗平臺。 2. 項目完成取得的研究成果： （1）在本項目研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，主持申請并獲得中國博士后科學(xué)基金項目、湖南省自然科學(xué)基金項目、湖南省科技計劃項目各一項。 （2）在國內(nèi)外高水平學(xué)術(shù)刊物和會議上發(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（均標注基金資助）。 （3）申請國家發(fā)明專利1項（已公開），獲得實用新型專利1項、著作權(quán)2項，獲得湖南省電力公司科技進步一等獎1項。 （4）參加國際學(xué)術(shù)會議交流1人次，赴加拿大多倫多大學(xué)參加國際合作交流1人次。 （5）依托項目研究，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

針對現(xiàn)有的納米尺度CMOS工藝偏差檢測方法空間分辨率低、速度慢、成本高、難以在線檢測等問題，本課題提出一種新的、可同時測量多種工藝參數(shù)偏差的檢測電路及檢測方法，通過研究納米尺度晶體管閾值電壓、漏電流、節(jié)點電壓、溫度、飽和電流和延時等工藝參數(shù)相互之間的影響關(guān)系，針對參數(shù)偏差而非參數(shù)絕對值設(shè)計新的偏差分布檢測電路，以研究解決高空間分辨率和在線檢測所必需的要求單個測試點測試電路面積足夠小、設(shè)計簡單、結(jié)果易輸出的問題；提出通過多次施加不同種類和大小的激勵，檢測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數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出工藝偏差分布的問題。本研究為納米尺度高空間分辨率在線監(jiān)測提供了一種全新、高效的檢測方法，將對半導(dǎo)體新工藝的開發(fā)與成熟應(yīng)用起到重要的推動作用。研究團隊堅實的前期研究基礎(chǔ)和多學(xué)科交叉的優(yōu)勢是本課題順利開展和完成的保障。