采用多光程长建模方法检测血液成分含量

为了提高近红外光谱血液成分含量分析模型的预测精度，利用多个光程长（optical path length，OPL）共同参与建模的方法进行血糖等6种血液成分的定量分析。通过微米位移机构实现不同光程长血液光谱的测量，由全自动生化分析仪给出生化成分分析结果，并出具化验单。采用偏最小二乘法（PLS2）进行血液的近红外光谱建模及预测。由于血液光谱存在显著的非线性特征，不同光程长的血液样本的等效吸收系数不同，同一波长不同光程长（0．20～1．25mm）测得的血液光谱互不相关。主动把非线性特性作为一种测量手段引入，不再利用单个的最佳光程长建模，而是用各个血液组分对应的多个最佳光程长的近红外光谱同时参与建立校正模型，进行血液成分的分析预测。研究结果表明，多光程长建模方法用于血液成分含量分析，可提高血液成分校正模型的预测精度。

尿微量白蛋白的多波段多光程光谱检测

为研究多光程光谱法检测尿微量白蛋白含量的可行性,利用多光程光谱的非线性特性,设计自动微位移测量装置,实现对尿液样品可见波段和近红外波段的多光程（0~4.0 mm）光谱快速采集。采用偏最小二乘法,分别对样本的可见波段、近红外波段、可见-近红外双波段的多光程吸收谱与尿液中白蛋白实际含量建立回归模型,其中,可见-近红外双波段吸收谱共同建立的回归模型比单一波段吸收光谱建立的模型更优,决定系数达0.9905,最大预测绝对误差为7.56 mg/L。研究表明：多光程光谱法建模方法可用于尿液微量白蛋白含量分析,且利用可见-近红外双波段多光程光谱能得到更好的建模效果。本研究为利用多光程光谱法实现无试剂的方便、快捷检测尿液微量白蛋白及其它成分的含量奠定了基础。

利用多光程光谱法检测血液多种成分含量的研究

为研究利用血清多光程光谱信息检测血液成分含量的可行性,通过设计自动微位移测量装置实现了对200份血清样品0~4.0 mm（间隔0.2 mm）近红外多光程光谱的测量。利用多光程光谱的非线性特性,使用血清多光程光谱共同参与建模的方法,对血清样品的葡萄糖（GLU）、总胆固醇（TC）、总蛋白（TP）和白蛋白（ALB）四种成分含量进行定量分析。采用偏最小二乘法（PLS）对160个血清样本的多光程近红外吸收谱与全自动生化分析仪得到的生化分析结果建立校正模型,并对预测集40个样本进行预测。4种血液成分预测值与生化分析结果的相关系数（r）分别为0.932 0,0.971 2,0.946 2和0.948 3。研究结果证明多光程光谱法建模方法用于血液成分含量分析的可行性,为利用多光程光谱法实现方便、快捷的检测血液以及其他液体成分含量奠定了基础。

多光程长测量高散射物质浓度

为了提高高散射物质浓度测量的精度,提出多光程长测量物质浓度的方法,同时对单一光程长进行多次测量,以脂肪乳与印度蓝墨水的混合溶液为例对其浓度进行测量,并结合偏最小二乘法对测量数据进行曲线拟合.拟合结果表明,多光程长测量的精度要远高于单光程长测量精度,尤其印度蓝墨水的多光程长测量精度要比单光程长测量精度高一个数量级.因此,多光程长测量高散射物质浓度的方法可以大幅度提高测量精度.

多光程吸收的频率调制光谱

采用可连续调谐的半导体二极管激光器作探测光源 ,将多光程吸收光谱技术、频率调制光谱技术和相敏检波技术相结合 ,建立了一套具有高检测灵敏度和分辨率的测量气态分子光谱和进行微量分析的研究装置 并利用该装置研究了动态分压强为 4 0Pa和 12 0Pa时 ,H2 O分子在74 6 2cm- 1和 74 73cm- 1附近的近红外吸收光谱 ,检测灵敏度远高于传统吸收光谱技术 ,为气态分子的光谱研究和微量分析提供了一种高灵敏度的光谱检测方法 .

用多位置多光程漫透射光谱法分析复杂溶液的Monte Carlo仿真研究

为了进一步提高复杂溶液成分的分析能力和提取更多吸收组分和散射组分的光谱信息,采用多位置多光程漫透射光谱方法对复杂溶液的成分进行了定量分析。实验构建了成分含量不同的100种混合溶液,并采用蒙特卡洛(Monte-Carlo,MC)方法仿真了650 nm^1000 nm波段的近红外光通过复杂溶液的多位置多光程的透射光谱分布数据。利用偏最小二乘回归的建模方法分别建立了同一光程中心点光谱数据、同一光程多位置光谱数据和多位置多光程光谱数据与复杂溶液中脂肪乳溶液成分含量的模型。通过比较得出,增加径向不同位置的光谱数据和多个光程长的光谱数据,可以提高复杂溶液中物质成分的建模精度和预测能力。

一种螺旋型的紧凑多光程池

随着社会经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染时有发生。利用光谱技术测量有害气体的浓度,可以对空气进行实时监测。在弱吸收条件下,利用多次反射池可以增加有效光程,从而提高吸收光谱的探测灵敏度。基于Herriott型多光程池的结构,提出了一种紧凑型多光程池。该光学器件由多个圆环形凹面反射镜螺旋封闭构成,入射光沿着环形镜的径向和轴向同时传播,形成有规律的放射状分布,光线在吸收池中的反射轨迹呈螺旋路径,光斑呈螺旋形分布。实现了入射光和出射光的分离,从而增加了光路的可调空间。由于吸收池中的反射次数与螺旋的圈数成正比,可以根据实际需要选择合适的光程。另外,该反射池的主体是一个圆筒,具有稳定的机械性能和一定的抗震性。利用ABCD矩阵变换分析了系统的稳定性,通过模拟发现光束通过透镜后,焦点会聚在圆筒中心附近,能使入射光斑在池中收敛,并讨论了反射次数与螺旋圈数的关系。还研究了在不同入射角条件下的旋光特性,发现线偏振光的旋转角度与入射角度成正比。当入射角相同时,旋转角度随着反射次数的增加而增大。

基于2μm激光二极管和Herriott多光程吸收池的高灵敏二氧化碳气体传感器(特邀)

为了提高二氧化碳气体检测系统的测量空间分辨率并减小系统体积,设计了一种基于2μm激光二极管和Herriott多光程吸收池的高灵敏二氧化碳气体传感器。设计并加工了有效光程为2.6 m的Herriott池来进行光路折叠。使用中心波长为2μm的激光二极管,覆盖二氧化碳分子在4989.9 cm^(-1)处的较强吸收线。采用波长调制技术减小系统的噪声。此外,为系统加载Kalman滤波技术来进一步提高探测灵敏度。实验结果表明,采用该传感器,系统的探测极限在1 s的积分时间下可达到0.18×10^(-6),而经过自编程实时Kalman滤波后探测极限可达到0.13×10^(-6),提高了27%。采用该传感器对室内二氧化碳浓度进行长达8 h的连续监测,并在暨南大学理工学院楼顶进行了24 h的二氧化碳浓度监测,证明了仪器的稳定性。

背景和光程对茶多酚含量近红外预测模型的影响

为比较空气和纯水背景的模型效果,扫描5个(2、3、5、8和10 mm)不同光程的红茶汤近红外光谱,应用排列组合原理和偏最小二乘法(PLS)建立2种背景下单光程和多光程组合茶多酚近红外预测模型,并用t-test检验模型预测效果。结果表明:单光程模型中,纯水背景与空气背景模型预测结果间无显著性差异;多光程组合模型中,空气背景模型要全部优于纯水背景模型,并且最佳组合模型((5+8)mm)具有比单光程模型更好的预测精度。空气背景茶多酚模型要优于纯水背景茶多酚模型。

含有多程室的多光程谐振腔的寄生振荡分析

讨论了用于同轴放电气体激光器的含多程室的多光程谐振腔的寄生振荡，分析了寄生振荡存在的条件。

一种适用于同轴放电环形增益区的多光程谐振腔

本文给出了由两块环形球面镜组成的适用于同轴放电环形增益区的多光程振荡器的设计及光束特性.在该类型的多光程谐振腔中,在环形球面镜表面的不同转折点上,光束尺寸量周期性地变化.如果这种类型的多光程谐振腔与假设所有转折镜都为平面镜的情况比较,前者的激活体积比后者要小得多.因此,该类型多光程谐振腔更加适用于具有较小电极间隙的同轴放电激光器.

光纤光度法测量中的多光程问题

本文分析了多光程现象对分光光度法中光密度值与浓度之间的线性关系的影响，论证了光纤光度法用于实际测定和光度分析的可行性。

燃煤锅炉高温腐蚀气体激光在线监测设备研究

燃煤锅炉燃烧场的经济性、安全性和环保性对于智慧电厂建设具有重要意义。H2S和CO是燃煤锅炉燃烧场的两种主要高温腐蚀气体,它们不仅腐蚀锅炉近壁面,尾气对大气环境的危害也极其严重。基于近红外可调谐半导体激光吸收光谱技术,结合波长调制光谱技术和频分复用技术,研制了一款无人值守的燃煤锅炉主燃区的H_(2)S和CO气体浓度实时在线监测设备。仿真模拟了6335~6341 cm^(-1)范围内的气体吸收光谱,并选定1.5μm附近的近红外激光器作为激光光源。研制了一套耐高温耐腐蚀的Herriott型多光程池,使激光与气体相互作用的有效光程达15 m;开发了硬件电路及相应的固件程序,实现了H2S和CO吸收光谱信号的二次解调与浓度反演。线性度和Allan方差实验表明,其线性拟合相关系数分别为0.9998和0.9995,在73 s和53 s的积分时间下,H_(2)S和CO的最低检测极限分别为0.2×10^(-6) mol/mol和0.344×10^(-6) mol/mol。最后,将研制的设备在某300 MW电负荷的四角切圆燃煤锅炉主燃区燃烧气氛场进行应用示范,对水冷壁附近的H2S和CO进行同步测量。结果表明,锅炉中H2S和CO的浓度呈正相关,厌氧燃烧会导致两种气体的含量增加,造成对水冷壁的腐蚀。

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的逃逸氨在线监测研究

可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）具有高选择性、高准确性的优点, 为逃逸氨的在线检测提供了可靠的技术手段。首先研究了温度对NH3浓度检测的影响, 表明在25-300℃之间, 浓度随温度的升高而降低；然后在室温为25℃时, 利用TDLAS系统对浓度为10-100ppm 的NH3进行检测, 采集得到其二次谐波光谱。比较了单光程和多光程样品池测量结果, 得到单光程样品池最低检出限为22.9ppm, 多光程样品池的检测限为1.21ppm, 多光程样品池能够明显地提高检测精度。结果表明, 该系统能够适应现场测量环境。

尿微量白蛋白的可见-近红外光谱检测

尿微量白蛋白是临床上检测肾损伤最可靠的诊断指标。为实现尿微量白蛋白快速无试剂检测,本文采用多光程方式得到207例尿液样品可见-近红外双波段的多光程光谱,基于多光程光谱的非线性特性,获得更多样品成分含量的信息。在首先进行PLS建模的基础上,使用PLS-ANN建模方法引入非线性信息,对样本的可见-近红外波段多光程光谱与尿微量白蛋白实际含量建立回归模型。通过对比,使用PLS-ANN建模方法可得到更好地建模预测效果,提高定量分析精度,预测决定系数达0.951 1,预测标准误差为5.02mg.L-1。研究结果表明,可以在不需加入试剂的前提下,使用多光程可见-近红外光谱较准确预测尿液微量白蛋白的含量,为实现无试剂的方便、快捷检测尿液微量白蛋白含量以及其他成分含量奠定了基础。

小型化燃煤电厂逃逸氨气激光测量仪

为了准确测量高温下逃逸氨的体积分数,采用可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制光谱技术(WMS)和长光程技术,开发了一套高温小型化的逃逸氨气测量仪;为了减小逃逸氨气的吸附效应和提高探测灵敏度,研制了新型高温长光程样品吸收池。在前期研制的激光驱动模块基础上,采用74HC4046锁相环芯片作为可调正弦调制信号源,以EPM7064为移相和倍频逻辑控制芯片,同时采用两片AD630作为一次解调(WMS-1f)和二次解调(WMS-2 f)同步解调乘法器,实现了吸收信号的1 f和2f同步解调。此外,以STM32F429为主控制器,将解调滤波后的信号输入到AD7606进行模数转换,并进行数字滤波和体积分数的反演。结果表明,氨气体积分数与WMS-1f幅值、WMS-2f幅值以及同步解调WMS-2 f/WMS-1 f归一化幅度值的线性拟合系数分别为0.998,0.997以及0.998;Allen方差表明在优化时间228s时,其测量的体积分数最低为0.496×10-6,在体积分数为20×10-6~100×10-6范围内测量误差小于±2%。该测量仪可以为燃煤电厂氨逃逸的高温测量提供高精度的原始数据。

含多程室谐振腔的失调分析

本文给出含多程室的谐振腔失调后的光轴确定方法，对因失调引起的衍射损耗进行了分析和近似计算。

可调谐二极管激光吸收光谱技术在探测灵敏度上的探讨

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体在特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或定量的分析的一种技术方法。在对痕量气体的监测时一般会采取一定的措施去克服直接吸收型气体传感器的缺陷,提高检测精度。文中概述了TDLAS技术的研究现状,针对近年来国内外出现的基于可调谐二极管激光吸收光谱技术在减小系统干扰,提高探测灵敏度的技术措施,从系统结构处理,调制解调技术,检测装置的处理,检测信号的处理等多个方面作了深入的研讨。

燃煤锅炉水冷壁近壁面高温H2S气体在线监测系统

火电机组锅炉实施了低氮燃烧改造后,水冷壁近壁面区域长期处于高浓度还原性H2S下,水冷壁高温腐蚀现象愈加频繁,影响发电厂机组安全运行。本文基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS),采用耐高温耐腐蚀Herriott型多光程吸收池,研制了一套用于在线监测煤粉锅炉中水冷壁近壁面的H2S浓度的测量系统,并在某电厂对该测量系统进行了现场测试,测试结果表明该系统可实现锅炉中水冷壁近壁面的H2S的在线实时监测,并具有结构简单、稳定性强和检测灵敏度高等优点。

Drought Resistance of Slope Pioneer Plant Magnolia multiflora

[Objective] This study aimed to reveal responses of Magnolia multiflora to soil drought stress. [Method] Pot experiment was employed to simulate drought stress, and photosynthetic and physiological indices of M. multiflora were determined. [Result] The net photosynthetic rate （Pn） of M. multiflora did not change significantly under mild drought stress, and reduced significantly under moderate and severe drought stress. Drought stress reduced stomatal conductance （Gs）, transpiration rate （Tr） and intercellular CO2 concentration （Ci）, and compared with those in the control group, the Pn, Gs, Tr and Ci under severe drought stress declined by 61.04%, 86.27%, 87.77% and 42.63%, respectively. The malondialdehyde （MDA） content in M. multiflora leaves did not increase significantly under mild drought stress, and increased significantly under moderate and severe drought stress. The MDA content in M. multiflora leaves under severe drought stress was 1.63 times as high as that in the control group. The proline （Pro） and soluble sugar contents of M. multiflora increased significantly with the aggravation of drought stress, and those under severe drought stress were 8.06 times and 3.16 times respectively higher than those in the control group. [Conclusion] M. multiflora has a strong drought tolerance, and is suitable for growing in relatively arid environment. It can be used as candidate for vegetation restoration in hydropower engineering slope.