压缩采样光谱调制技术研究

为了避免光谱成像系统的时间损失,提高系统光通量,提出一种压缩采样光谱调制技术,搭建了基于数字微镜器件的压缩采样多光谱成像系统.该技术基于压缩采样理论,采用编码孔径光学系统以低于奈奎斯特频率对光信息进行采样,大幅度地减少了光谱数据量.实验中根据探测器得到的隐含光谱信息的二维图像,采用双收缩快速迭代算法重建612nm激光和彩条布的数据立方体,结果表明:压缩采样多光谱成像系统不仅具有高光通量和高分辨率等特点,并在获取谱信息的同时对其进行瞬时压缩,压缩比可达31∶1.

基于波长调制光谱技术的二氧化碳浓度测量

以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kHz时,得到的二次谐波信号较好。在此基础上,利用实验室中搭建的单光路测量系统对不同浓度的CO_2气体进行检测,得到气体浓度与二次谐波峰值线性相关系数为0.998,系统的检测极限为450 ppm。研究为该类系统调制系数的选择提供了实验依据,为工业应用打下了基础。

速度调制光谱技术特性的研究

利用N+2 A2 Πu X2 Σ+g(2 0 )Meinel带系谱线研究了速度调制光谱技术的特性。从理论和实验上考察了速度调制光谱信号强度与放电电流、放电气体的气压以及真空泵的泵速的关系。利用所获得的研究结果提高谱仪的灵敏度和分辨率达 3倍以上 ,实验运行开支节省 3/4左右。

光外差-速度调制光谱技术在等离子体参量诊断中的应用

光外差-速度调制光谱技术是一种高灵敏的非侵入光谱诊断方法,本文以CO+为例,研究了不同压强工作气体条件下,CO+慧尾带系(A2仪i-X2Σ+)(1,4)带中R11(11.5)的谱线强度,优化得到了电场强度、电离系数等参数值,并计算出CO/CO2放电生成CO+的相对电离量子效率。

基于波长调制光谱技术的多组分气体遥测系统(特邀)

为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。

新型调制光谱技术的实验研究

简要阐述了阿达玛变换调制光谱技术的基本原理．简单介绍了初步研制的阿达玛变换调制光谱试验台结构和测试结果，根据该试验台的情况，详细地分析了阿达玛变换调制光谱技术的特点，并讨论了码板位置误差对测量结果的影响．

傅里叶变换光谱仪技术

光谱仪对于原子物理学、分子物理学、天文物理学、光谱学、大气遥感以及分析化学等学科领域的研究都是十分重要的,同时它也是工业检测、海关检测等的必需设备.

高灵敏度分子离子吸收光谱技术及其应用

综述了测量分子离子吸收光谱的速度调制技术的产生背景和发展进程。着重介绍了高灵敏度的光外差磁旋转速度调制光谱技术的实验装置、特点以及应用这项技术的新的研究成果。

基于VisuShrink小波阈值变换的甲烷检测降噪技术

在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算法针对小波阈值去噪算法的软硬度不能平衡信号,存在失真的问题,利用统计方法对阈值进行计算,弱化间断点阈值跳变影响。通过仿真计算对比未加噪声前的信号与滤波后的信号,提出算法的信噪比为28.405 30,优于四阶巴特沃斯滤波器。VisuShrink方法在SNR和NCC参数上性能远优于巴特沃斯滤波器,与软阈值函数相近,在MSE均方误差分析上远小于软阈值精度,与巴特沃斯相近,具有较好的平滑特性。实际搭建检测平台对多个浓度样本采样进行多次采样,采用VisuShrink方法设计的滤波器将系统误差精度从4.14%提升至2.472%,算法可有效用于甲烷检测系统提高光谱数据的平滑性和准确性。

光谱学与光谱技术

O433.4 2001031602椭偏光谱及在离子注入硅损伤研究中的应用=Spectroscopicellipsometry and its applications tostudy of radiation damage formed by ion implantationinto Si[刊,中]/阳生红,莫党(中山大学物理系.广东,广州(510275))∥半导体技术.-2000,25(5).-33-37介绍了椭圆偏振光谱的原理。

使用一维机械模板的高分辨阿达玛变换显微图像探测技术研究

A novel Hadamard transform(HT) microscopic image detection system which can generate 511× 512 pixel format images of fluorescence or absorptive light for small samples has been developed, when spatial multiplexing is performed with a 511 slit one dimensional Hadamard mask and a highly sensitive linear CCD. The weak native fluorescence imaging for Zephyranthes candida (Lindl.) Herb. Pollen cells can be realized within 1 min. The spatial resolution of 0 6 μm per pixel has been achieved with a 40× objective. The imaging speed, sensitivity and spatial resolution are satisfactory, hence the system has a good application prospect in cell biology and medicine. Some factors that influence imaging speed and quality have been discussed preliminarily.

准连续激光调制吸收谱的多谐波分析

使用准连续二极管激光器进行多重调制光谱检测时,发现吸收光谱信号中存在着丰富的倍频、和频以及差频成分;从激光与气体吸收谱线的非线性作用角度研究了倍频、和频及差频等信号存在的必然性;从实验角度对信号特征进行研究,发现其中有些和频、差频成分的幅度比传统调谐二极管激光吸收光谱技术中的二次谐波信号的幅度更大,有望在准连续调制谱技术中提高检测的灵敏度。

甲醇交流放电产物的光谱研究

利用浓度调制光谱技术测量甲醇交流放电分解产物的发射光谱,在300～700nm之间主要观测到激发态CO分子的B^1Σ^＋—A^1Π Angstrom跃迁带、激发态CH分子430nm附近的A^2Δ—X^2Π跃迁带系和390nm附近的B^2Σ^-—X^2Π跃迁带系以及CHO（329.82nm）,CH2O（369.8nm）,CH3O（347.8nm）,H（巴末耳线系）的发射谱线。通过光谱强度分析得到,CO激发态B^1Σ^＋的振动温度达1638K,CH激发态A^2Δ的振动和转动温度分别为4200和1100K。改变放电电压和样品气压,测量CO,CH和H的发射光谱强度的变化关系,发现增加放电电压或减少样品气压,CO（B^1Σ^＋）和H（656nm）的发射光谱强度比CH（A2Δ）发射光谱强度增加得快,从而进一步讨论了甲醇交流放电解离通道和产氢机制。

一种适于直升机平台的天然气管道泄漏监测技术

针对我国日益凸显的天然气管道泄漏监测的实际需求,提出了一种适于直升机平台的基于近红外波长调制吸收光谱的天然气管道泄漏监测技术,阐述了该技术的基本原理,论证了该技术对直升机平台的工程适用性,研制了一套室外试验研究平台,利用试验数据证明了该技术的工程可行性.

编码成像光谱仪的编码构形设计与解码算法

采用循环Ｓ－矩阵设计了一维和二维循环编码构形，使仪器的编码测量过程大为简化。基于π变换和快速阿达玛变换的解码算法，将矩阵乘法简化为矩阵元素间的加、减运算和位置交换，降低了仪器对微机系统的要求。

光栅型光谱仪波长准确度校准方法

针对低压汞灯谱线能量弱且量值无法溯源的难题,本文以1 064 nm单块固体环形激光器作为基频光,经过两次倍频分别得到532 nm、266 nm激光,通过调制转移光谱技术将532 nm激光频率锁定在碘分子超精细谱线上,以此为基础对光栅型光谱仪的波长准确度进行校准。实验结果表明,稳频波长源输出的三波长具有严格的倍数关系,能够准确有效地对光栅型光谱仪波长准确度进行校准,具有很好的实际应用价值。

基于近红外吸收光谱的西林瓶内氧气残留浓度反演研究

利用一种基于760.88 nm处近红外吸收光谱的氧气浓度探测方法,可以实现开放环境中西林瓶内氧气残留浓度在灯检机上的原位、非接触测量检测。该方法采用基于TDLAS的波长调制光谱技术(WMS),在开放光路环境下利用主成分提取法(PCA)对WMS的二次谐波进行主特性提取,在抑制噪声的同时可降低数据量,提高了后期数据处理速度,然后利用遗传算法(GA)优化的BP神经网络建立浓度反演模型。实验结果证明:该方法相对利用半峰值面积的最小二乘拟合方法其平均相对误差从8.32%减少到1.12%,决定系数提升了8.86%,相比单独PCA-BP神经模型的平均相对误差从3.80%减少到1.12%,决定系数提升了2.81%,该方法有效地抑制了开放光路环境所致测量仪器的信号随机扰动,提高了西林瓶内氧气残留浓度检测的准确度和稳定性。

TDLAS技术在烯烃生产过程中的多组分检测应用

烯烃工业生产过程中的多组分在线检测是对其工业过程有效控制、提高处理装置综合效益的重要手段。本文以在线检测烯烃裂解炉的清焦过程生成的一氧化碳和二氧化碳为应用案例,采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为分析平台进行多组分分析。针对清焦过程,设计了检测0~5%量程CO和CO_2的模拟实验。对气体含量随机分布的19组数据分别采用多变量最小二乘算法(CLS)、单组分偏最小二乘算法(PLS1)和多组分偏最小二乘算法(PLS2)进行建模和评估。在后续的多组分交叉干扰实验和CO_2的扩展量程准确性测试实验中,PLS1模型的最大误差小于±0.05%,PLS2的小于±0.10%,CLS的小于±0.20%。因此,TDLAS技术结合PLS1算法在实现化工过程中的多组分在线检测时具有先进性。

基于TDLAS技术的硫化氢气体浓度检测应用

因硫化氢有毒有害的特性,在工业生产过程中需对其浓度进行检测。介绍了可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)气体分析系统工作原理及系统组成,以监测天然气脱硫过程中的硫化氢浓度为应用案例,采用基于TDLAS的分析系统进行浓度分析。通过模拟天然气应用场景产生的硫化氢混合气体,采用化学计量学方法计算硫化氢浓度,结果显示该分析系统满足当前石化行业对痕量气体的测量需求,且具有非接触式、反应迅速、测量精确等优点。

激光光谱学

O433.54 2004004057 光外差磁旋转速度调制光谱技术的参量优化=Optimization of optical heterodyne magnetic rotation enhanced velocity modulation spectroscopy[刊,中]/甘雨洁（华东师范大学物理系,光谱学与波谱学教育部重点实验室.上海（200062））,李伟…∥量子电子学报.—2004,21（3）.—295-301 光外差磁旋转速度调制光谱技术是一种对离子分子选择性测量的高灵敏激光吸收光谱技术。本文将以N2+和CO+为例,主要讨论该技术的高灵敏度和高信噪比的特点,分析影响实验结果的各个参量,介绍光谱信号测量中的优化过程。图9参16（杨妹清）