基于红外热成像的煤矸识别方法研究

基于重介选煤、跳汰选煤、浮选、干法选煤、γ射线检测法的煤矸分选方法投资成本高、分选效率低、环境污染严重,基于CCD相机的煤矸分选方法准确率不高,基于X射线的煤矸分选技术会危害工作人员的健康。红外热成像技术不受光照、粉尘影响,且不会对人体造成伤害。提出了一种基于红外热成像的煤矸识别方法。首先,煤和矸石在传送带的输送下经过加热区域,红外热成像仪监测经均匀加热后的煤和矸石中心点的温度,得到煤和矸石加热后的温度并对经加热区域均匀加热后的煤和矸石进行拍摄,得到煤和矸石的红外灰度图像和红外彩色图像。然后,选用高斯滤波对煤和矸石的红外灰度图像、红外彩色图像进行预处理并提取特征,将红外灰度图像的灰度均值、最大频数对应的灰度值特征和红外彩色图像的G通道一阶矩、G通道二阶矩特征作为分选特征,将上述4个特征作为分类模型的输入。最后,采用支持向量机(SVM)进行分类识别,从而达到识别煤和矸石的目的。实验结果表明:基于红外热成像的煤矸识别方法对烟煤、无烟煤、褐煤的分选准确率均达到了98%以上,有良好的分类效果。

鸡精结构中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱技术(包括:一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱和退卷积MIR光谱)分别开展了鸡精结构的研究。实验发现:鸡精结构的主要红外吸收模式包括:谷氨酸钠分子NH3+官能团不对称弯曲振动模式(δasNH_(3)^(+)-谷氨酸钠)、谷氨酸钠分子COO-官能团不对称伸缩振动模式(ν_(asCOO)^(-)-谷氨酸钠)、谷氨酸钠分子NH_(3)^(+)官能团对称弯曲振动模式(δ_(sNH_(3)^(+)-谷氨酸钠))、谷氨酸钠分子CH_(2)官能团弯曲振动模式(δ_(CH_(2-谷氨酸钠)))和谷氨酸钠分子COO-官能团对称伸缩振动模式(ν_(sCOO-_(谷氨酸钠)))。研究发现,鸡精的主要成分是谷氨酸钠。为鸡精结构的鉴别研究,建立一个新的方法学,具有重要的应用研究价值。

第五届红外技术及其应用大会

2024年5月|上海会议官网:https://b2b.csoe.org.cn/meeting/IR2024.html主办单位:中国光学工程学会承办单位:中国光学工程学会红外技术及应用专业委员会、中国科学院上海技术物理研究所、红外探测全国重点实验室大会主席:褚君浩院士、王建宇院士学术交流议题方向(方向不限于此):1.红外材料与器件技术及应用2.先进红外光学与系统及应用3.新型红外系统探测与识别技术及应用.

红外成像导引头对隐身飞机探测性能提升途径分析

隐身飞机的出现对现有雷达和红外制导空空导弹的目标探测能力都提出了挑战。由于隐身飞机对雷达隐身的效果优于红外,相对而言,红外制导空空导弹具有反隐身的优势。但红外导引头仍需采取一定的措施以提高其对隐身目标的探测识别能力。本文针对红外成像导引头探测隐身目标能力提升需求,首先梳理了隐身飞机的红外辐射特征,之后根据红外成像导引头探测性能的影响因素,提出了采用双色/多波段成像探测、优化系统工作参数设计、提高成像质量和场景自适应性、采用低信杂比目标检测截获等技术以提高系统对隐身飞机的探测识别能力。

天文应用红外焦平面读出电路研究

成功设计了一款天文应用的640×512短波红外焦平面读出电路。由于红外天文观测具有极低背景辐射、光子通量低的特点,为了实现探测器的高信噪比,需要降低器件的暗电流和电路噪声。电路采用有效的功耗管理策略,在保证电路正常工作的前提下尽可能地降低电路功耗以减小电路辉光对器件暗电流的影响。同时,研究非破坏性读出的数字功能,实现了超长的积分时间和信号的多帧累积,并作为一种斜坡采样的策略有效地降低读出噪声。短波HgCdTe焦平面的测试结果符合理论设计预期,开启电路非破坏性读出功能,设置6 000 s的积分时间,当电路功耗调低至14.04 mW时暗电流为0.9 e-·pixel^(-1)·s^(-1)。读出噪声在两档增益下分别为50 e-(10 fF)和27 e-(5 fF),非线性度低于0.1%。

氢氧化钠分子结构原位漫反射一维及二维漫反射中红外光谱研究

通过原位一维漫反射中红外(MIR)光谱开展了氢氧化钠分子结构研究。实验发现,氢氧化钠分子结构主要红外吸收模式包括OH基团伸缩振动模式(νOH-NaOH-_(一维))和OH基团面内摇摆振动模式(ρOH-NaOH-_(一维))。进一步开展了氢氧化钠分子结构的原位二维漫反射MIR光谱研究。采用原位漫反射一维及二维漫反射MIR光谱开展氢氧化钠结构研究,对氯碱工业具有重要意义。

基于纳米铂黑材料的超高辐射率MEMS红外光源研究

本文基于微机电系统(MEMS)设计和加工技术,研制了一种高辐射率、低功耗、高调制速率的MEMS红外(IR)光源,通过在工艺中引入高可靠的纳米铂黑(Pt-black)材料作为红外辐射层,在2~14μm光谱范围内成功实现了99.5%以上的平均辐射效率。在5V驱动电压下,该MEMS红外光源的辐射区温度达到407℃,响应时间(T90)为17ms,在10Hz和100Hz工作频率下的调制深度分别达到100%和42%。最后,把该MEMS红外光源芯片集成在一种微型二氧化碳(CO_(2))气体传感器样机中进行了实验验证,结果表明:该器件具备良好的辐射特性和温度特性。该MEMS红外光源可以用于常规的CO_(2)和甲烷(CH_(4))气体检测,以及二氧化硫(SO_(2))、硫化氢(H_(2)S)、六氟化硫(SF_(6))、氨气(NH_(3))等多种工业气体检测。

基于红外成像技术的城乡局部环境监测与分析研究

结合红外探测成像技术在复杂环境监测中的独特优势,研制了基于连续变焦中波红外成像技术的城乡局部环境监测系统,对城乡局部地区燃煤情况开展实时监测,并完成数据处理分析,为研究城乡地区燃煤趋势和特点、实施监控管理提供有力技术和数据支撑。经过在某市城乡结合地区开展的实地监测试验验证,证明该系统运行稳定、成像清晰,可实现对燃煤地区全局和重点位置的全天候在线监测,数据处理准确有效,该系统具有良好的工程应用价值。

基于水传热和红外热成像的煤矸识别方法

基于可见光图像的煤矸识别方法准确率不高、识别速度慢;基于高能射线透射的煤矸识别方法具有很大辐射导致较少应用。红外热成像具有穿透性强、不受光线影响等优点,但煤和矸石的表面温度在室温下相对接近,导致煤和矸石在红外热图像中没有明显差异,难以获得较好的识别效果。针对上述问题,提出了一种基于水传热和红外热成像的煤矸识别方法。在不同水温(18,21,24,27,30℃)条件下进行煤和矸石红外热成像实验,通过煤和矸石红外热图像和温度变化之间的差异来区分煤和矸石。实验结果表明:不同水温下煤和矸石红外热图像不同,当水温低于环境温度时,煤和矸石红外热图像之间的差异较大;在相同水温条件下,煤和矸石红外热图像之间的差异随着时间增加逐渐增大;煤和矸石表面温度变化均随水温升高和时间增加呈增大趋势,但矸石表面温度变化大于煤表面温度变化;当水温为18℃、时间为180 s时,煤和矸石红外热图像之间差异和温差均达到最大。这说明低温的水可作为一种传热介质,更有利于使煤和矸石之间产生较大的温差,从而实现煤和矸石红外热图像准确、快速识别。

红外与拉曼光谱技术对食用油掺伪检测研究进展

食用油是人们日常饮食中的必需品,因种类、产地和营养成分等因素不同而价格差异悬殊。不法商家为追求经济利益,将廉价食用油以次充好掺入优质食用油中,损害了消费者合法权益,因此研究食用油掺伪的快速检测方法至关重要。近些年,光谱技术以其简便、快速、无损、低成本等优点成为食用油掺伪的重要检测技术。文章基于近红外、中红外光谱法和拉曼光谱法的基本原理、优缺点以及互补关系,综述了近年来红外和拉曼光谱技术在橄榄油、山茶油等食用油掺伪检测中的研究进展,总结了几种光谱技术在食用油掺伪检测方面存在的问题,并对未来的检测发展方向进行了展望。

激光红外技术下物联网异常节点状态监测研究

为了在海量物联网数据中准确监测异常节点状态,提高无线网络的安全性,提出激光红外技术下物联网异常节点状态监测方法。采用基于角度测量的激光红外定位方法判断出物联网异常节点的大概范围,将该区域作为采集区域展开异常节点特征数据采集和降维,通过奇异值分解对采集到的异常节点数据展开去噪处理,结合随机矩阵理论和平均谱半径判断节点的异常状态,以此实现对物联网异常节点状态监测。实验结果表明,所提方法的定位误差值最大仅为4.3%、监测时间在79.85 ms以下、丢包率低于0.22%,具有良好的监测能力。

国外某型隐身飞机红外辐射特性及低空可探测性分析

以国外某型号隐身飞机为分析对象,通过建立飞机不同部位的红外光谱辐射模型、双向反射率(BRDF)模型和大气吸收/散射模型,计算得到在北半球中纬度夏季几种典型太阳入射角度、观测角度和飞行状态下,飞机的空间辐射能量分布.在此基础上建立低空探测模型和探测场景,并分析国外装备的某机载红外搜索跟踪系统(IRST)对该隐身飞机的探测能力.研究结果表明,加力状态、大气条件、太阳入射角、蒙皮反射率、探测谱段和探测角度都会影响飞机的红外辐射特性和可探测性.在低空探测模式下,阳光反射的影响相对有限,辐射强度主要受加力状态和探测波段的影响,在空间分布上呈现显著的多样性和差异性.

乙基纤维素分子结构三级近红外光谱组学研究

基于一维漫反射近红外(NIR)光谱及一维原位漫反射NIR光谱分别研究了乙基纤维素分子结构及平均吸收频率/吸收强度。基于二维原位漫反射NIR光谱进一步研究了乙基纤维素分子官能团变化快慢顺序。实验发现,乙基纤维素分子结构的NIR光谱吸收模式主要包括:CH3官能团中红外(MIR)不对称弯曲振动模式(δ_(asCH3-一维-MIR))的2级倍频(ν_(1-一维-NIR))、缔合O-H官能团MIR伸缩振动模式(ν_(O-H(缔合)-一维-MIR))的1级倍频(ν_(2-一维-NIR))、缔合O-H官能团MIR伸缩振动模式的2级倍频(ν_(3-一维-NIR))、C-H官能团MIR伸缩振动模式(ν_(C-H-一维-MIR))和C-C官能团MIR伸缩振动模式(ν_(C-C-一维-MIR))的合频(ν_(4-一维-NIR))、C-H官能团MIR伸缩振动模式和CH_(3)官能团MIR对称伸缩振动模式(ν_(sCH3-一维-MIR))的合频(ν_(5-一维-NIR))、CH_(3)官能团MIR不对称伸缩振动模式(ν_(asCH3-一维-MIR))和CH_(2)官能团MIR不对伸缩振动模式(ν_(asCH2-一维-MIR))的合频(ν_(6-一维-NIR))。室温下,乙基纤维素分子官能团变化快慢顺序存在着一定的差异性。变化快慢顺序为,4250 cm^(-1)(ν_(1-2-二维-NIR))>4252 cm^(-1)(ν_(1-1-二维-NIR))>4248 cm^(-1)(ν_(1-3-二维-NIR)),6988 cm^(-1)(ν_(2-1-二维-NIR))>6976 cm^(-1)(ν_(2-2-二维-NIR)),11012 cm^(-1)(ν_(3-1-二维-NIR))>10998 cm^(-1)(ν_(3-2-二维-NIR)),4016 cm^(-1)(ν_(4-1-二维-NIR))>4012 cm^(-1)(ν_(4-2-二维-NIR)),5777 cm^(-1)(ν_(5-2-二维-NIR))>5774 cm^(-1)(ν_(5-3-二维-NIR))>5782 cm^(-1)(ν_(5-1-二维-NIR)),5895 cm^(-1)(ν_(6-2-二维-NIR))>5893 cm^(-1)(ν_(6-3-二维-NIR))>5900 cm^(-1)(ν_(6-1-二维-NIR))。三级漫反射NIR光谱组学(包括一维漫反射NIR光谱、一维原位漫反射NIR光谱和二维原位漫反射NIR光谱)技术可以有效开展乙基纤维素分子结构研究。

应用衰减全反射红外光谱无损鉴别中国传统手工纸的方法研究

纤维种类鉴别是古代纸张保护的重要基础工作。探究中国传统手工纸的无损纤维鉴别的方法对中国古籍、档案及纸质文物的研究和保护具有重要意义。该研究应用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATRFTIR)对已知纤维成分的17类64种中国传统手工纸标准样品进行了无损分析,参考纤维素和木质素的红外峰位及部分纸样的X射线衍射(XRD)分析结果确认纸样中的所有红外谱峰归属;并采用分波段比较分析的方法对相似度极高的谱图进行比对分析,分别总结各类纸张在4000~1800、1800~1500、1500~1200和1200~600cm^(-1)四个波段的谱图特征;同时对4cm^(-1)精度的谱图进行二阶导数处理,分别总结各类纸张在1500~1200和1200~900cm^(-1)两个波段的二阶导数谱图特征;最后通过红外结晶指数及其他峰高和峰面积比值计算结果实现对纸类更细致的区分。应用上述方法对16个盲测样品进行了有效性测试,红外分析结果与显微纤维鉴别结果一致,初步证明了该方法在中国传统手工纸无损纤维鉴别上的可行性和有效性。实验结果表明,应用ATR-FTIR无损分析法可对麻、桑构皮、檀皮、瑞香皮和竹几大类原料的传统手工纸纤维类型作出快速而准确的鉴别,对于混料的宣纸也同样适用;但对于显微分析也难以鉴别的亲缘关系较近的植物原料如桑、构皮之间的精细鉴别仍有一定局限性。

基于湿度影响的大气透过率对红外探测系统测距影响评估

为研究不同湿度条件对红外探测系统探测目标距离的影响,更精准地评估红外探测系统探测距离受大气要素的影响,针对同一地区的不同季节、不同海拔以及不同气候类型3种情况,分析大气湿度变化对大气透过率的影响,从而进一步仿真分析其对红外探测系统探测距离产生的影响。采用MODTRAN软件进行仿真,基于美国标准大气模型(1976),计算不同季节、不同海拔、不同气候类型大气对0.94μm、1.10μm、1.38μm、3.20μm、9.40μm、12.00μm波长的大气透过率。仿真计算结果显示,对于大气透过率,夏季低于冬季,低海拔高度低于高海拔高度,海洋地区低于沙漠地区。这些因素对红外探测系统探测能力的影响也有同样的规律。

聚偏二氟乙烯γ晶型结构中红外光谱研究

采用中红外(MIR)光谱(包括:一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱及去卷积MIR光谱)分别开展聚偏二氟乙烯(PVDF)γ晶型结构研究。实验发现,303 K温度下,PVDFγ晶型结构的红外吸收频率(ν(γ晶型结构-去卷积))为1235.75 cm^(-1)。采用去卷积变温MIR光谱进一步开展了温度变化对于PVDFγ晶型结构的影响研究。实验发现,在303~523 K,随着测定温度的升高,PVDF(γ晶型结构-去卷积)对应的吸收强度增加。温度的增加会促进PVDF部分α晶型及β晶型转变为γ晶型。采用二维MIR光谱进一步开展了PVDFγ晶型结构热变性的研究。在303~523 K,PVDFγ晶型结构吸收峰对于温度变化的敏感程度及变化快慢信息均存在着一定的差异。相变前,PVDFγ晶型结构吸收峰变化快慢信息为:1237 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-2-二维-相变前))吸收峰变化早于1241 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-1-二维-相变前))吸收峰;相变过程中,PVDFγ晶型结构吸收峰变化快慢信息依次为:1244 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-1-二维-相变过程中))吸收峰、1239 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-2-二维-相变过程中))吸收峰、1236 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-3-二维-相变过程中))吸收峰和1234 cm^(-1)处(ν(γ晶型结构-4-二维-相变过程中))吸收峰。

隐身直升机红外辐射与雷达散射特征分析

为实现直升机红外/雷达综合隐身,将一体化红外抑制器融入隐身直升机的设计中,通过数值计算得到悬停状态下直升机的温度场、红外辐射特性以及雷达散射特性。结果表明:在一体化红外抑制器引射气流和旋翼下洗气流的作用下,直升机排气混合管和后机身都可以得到很好的冷却;尾桨通流作用下的高温排气对左侧机身的局部加热效应更显著;排气系统与后机身一体化设计方案使得机身可以有效地遮挡高温混合管,所以3~5μm波段总红外辐射主要来源于气体和机身蒙皮;而在8~14μm波段,气体红外辐射可以忽略不计;在3 GHz、6 GHz、10 GHz和15 GHz频率下,隐身直升机周向RCS均值都控制在4 dBsm以下,表明一体化设计方案在降低红外辐射的同时也具备较好的雷达隐身能力。

含氟药物地塞米松棕榈酸酯分子结构三级近红外光谱研究

利用一维漫反射近红外(NIR)光谱和一维原位漫反射NIR光谱分别开展了地塞米松棕榈酸酯分子结构和平均吸收频率/吸收强度的研究。利用二维原位漫反射NIR光谱进一步开展了地塞米松棕榈酸酯分子官能团变化快慢顺序的研究。研究发现,地塞米松棕榈酸酯分子结构的NIR光谱吸收模式主要包括游离O—H官能团伸缩振动倍频模式(ν_(1-一维))、缔合O—H官能团伸缩振动倍频模式(ν_(2-一维))、CH_(2)官能团对称伸缩振动倍频模式(ν3-一维)、C=O官能团伸缩振动倍频模式(ν_(4-一维))、CH_(2)官能团不对称伸缩振动和CH_(2)官能团对称伸缩振动合频模式(ν_(5-一维))。地塞米松棕榈酸酯分子结构2级倍频模式NIR光谱吸收频率数据重现性相对较差,而1级倍频模式NIR光谱吸收频率数据重现性相对较好。室温下,地塞米松棕榈酸酯分子官能团变化快慢顺序存在着一定的差异性。一维原位漫反射NIR/二维原位漫反射NIR光谱联用技术可以有效开展地塞米松棕榈酸酯分子结构研究。

第五届红外技术及其应用大会

2024年5月|上海会议官网:https://b2b.csoe.org.cn/meeting/IR2024.html主办单位:中国光学工程学会承办单位:中国光学工程学会红外技术及应用专业委员会、中国科学院上海技术物理研究所、红外探测全国重点实验室大会主席:褚君浩院士、王建宇院士学术交流议题方向(方向不限于此):1.红外材料与器件技术及应用2.先进红外光学与系统及应用.

一体化红外抑制器排气出流对其气动和红外辐射特性的影响

经地面模型实验验证,数值仿真展示了一体化红外抑制器排气出流、模拟旋翼下洗气流和模拟前飞来流相互作用下的流动和换热特征,通过改变排气出流角度和模拟前飞来流速度,计算分析一体化红外抑制器引射、混合特性以及红外辐射强度空间分布的变化规律。仿真结果表明:模拟的前飞来流与排气出流相互作用后会造成局部排气不畅,前飞来流甚至倒灌入红外抑制器内,从而引起抑制器壁面局部高温,增加了抑制器整体红外辐射强度;改变排气角度可将之改善,且存在气动和红外辐射特性兼顾的最佳角度。前飞来流速度从15 m/s提高到55 m/s,抑制器内部高温壁面温度降低,抑制器红外辐射强度峰值在3~5μm波段降低约50%,在8~14μm波段降低约20%。红外抑制器的下洗气流进口加装弯曲导流片可以对内部混合管高温壁面进行遮挡,有效降低顶部视角的红外辐射强度。最佳排气角度下,利用排气下游隔板的遮挡,正对抑制器排气出口方向(底部视角)上的3~5μm和8~14μm波段红外辐射峰值分别降低约50%和33%。