空间分辨光谱和可见/近红外光谱的番茄颜色等级判别

比较分析空间分辨光谱和单点可见/近红外光谱(可见/短波近红外光谱和中波近红外光谱)对番茄颜色的识别能力。根据番茄表面和内部颜色将600个样品分为6个等级(green,breaker,turning,pink,lightred和red)。分别利用新型空间分辨光谱系统(550~1 650nm),可见/短波近红外光谱仪(400~1 100nm)和中波近红外光谱仪(900~1 700nm)采集番茄的空间分辨(spatially-resolved,SR)光谱和单点可见/近红外(SP Vis/NIR)光谱,建立番茄等级的偏最小二乘判别(PLSDA)模型,比较其对番茄颜色等级的预测效果。结果表明,SR光谱组合可在最佳单一SR光谱基础上进一步提高番茄颜色的识别能力,对番茄表面颜色和内部颜色的识别率可分别达到98.8%和84.6%。光源-检测器距离较近的SR光谱对番茄表面颜色的识别有帮助,而光源-检测器距离较远的SR光谱能较好的判别番茄内部颜色。SP NIR光谱在对番茄表面颜色判别中与SR光谱具有一定可比性,其分类准确率可达到95%,但SP Vis/NIR光谱在对番茄内部颜色识别中具有较低的分类准确率,分类结果远不如SR光谱,说明SR光谱比SP Vis/NIR光谱对番茄颜色的判别更具潜力。

基于稳态空间分辨光谱的猪肉新鲜度检测方法

该文探索肉品光学参数与新鲜程度变化之间的关系,从而为无损、快速地评定猪肉新鲜度提供一种方法。基于生物光子学原理,应用近红外稳态空间分辨光谱技术,设计了可见-短波近红外多通道光学参数检测装置,在系统校准基础上获得猪肉在新鲜度变化过程中的有效衰减系数谱。研究了逐日获得的猪肉有效衰减系数与反映肉品新鲜程度的挥发性盐基氮(TVB-N)含量之间的关系,并辅以菌落总数检测与感官指标评价等作为参考依据。研究结果表明,当肉品发生腐败,胞膜发生溶解破裂,其组织结构的改变导致散射变化;有效衰减系数在940、960nm波长处与TVB-N含量变化呈显著相关。由此得出:在短波近红外范围内可以建立近红外光谱与TVB-N的相关关系,从而达到评价肉类新鲜度的目的。

基于稳态空间分辨光谱技术的猪肉嫩度测量方法研究

猪肉嫩度是肉的主要感官和食用品质之一,常规嫩度测试方法费时繁琐,难以达到大批量快速无损检测。基于组织光学原理和稳态空间分辨光谱技术,首先采用多通道可见近红外光谱仪检测猪背最长肌样品,获得样品的约化散射系数;之后每个样品一分为二,其中一块鲜肉用C-LM4型嫩度仪测试,另一块按常规测试方法测试。研究结果表明700 nm波长点处样品约化散射系数与鲜肉剪切力值线性回归R2=0.834 9,鲜肉剪切力值与按常规测试方法剪切力值线性回归R2=0.771 6。因此,可以用鲜肉约化散射系数来得到猪肉嫩度,获得和常规嫩度测试方法同等效果;采用基于组织光学的稳态空间分辨光谱技术直接预测猪肉嫩度,可以实现快速无损检测的目的。

用稳态空间分辨光谱技术检测农产品光学参数的研究及应用

基于光子输运理论,针对农产品强散射介质的特点,采用光子输运方程的漫射近似理论,从其解的形式出发,进行以稳态空间分辨光谱技术为基础的农产品光学参数无损测量方法的研究,设计了农产品光学参数的无损检测装置,用以获得吸收系数和约化散射系数等光学参数。通过对散射与吸收的标准液体模型(Intralipid-10%溶液与Evan’sblue溶液)在波长750nm处的光学参数的测量,对系统进行了测试校准。测试结果表明,系统稳定、可靠并且检测得到组织的光学参数与文献报道的理论值一致。首次应用基于稳态空间分辨光谱方法测量了富士苹果样品的光学参数,检测结果约化散射系数为(0.97711±0.191858)mm-1,吸收系数为(0.00321±0.00076)mm-1;同时测量了番茄样品,其约化散射与吸收系数分别为(1.1345±0.22749)mm-1,(0.00140±0.00045)mm-1;稳态空间分辨光谱方法较时间分辨光谱TRS方法更适合应用在果蔬生产检测中。

基于稳态空间分辨光谱的猪肉肌红蛋白检测方法

该研究目的在于应用近红外稳态空间分辨光谱技术对猪肉肌红蛋白含量进行检测,从而为无损、快速地给出猪肉肌红蛋白含量提供一种新方法。测量得到640、760、800、850nm的吸收系数,以此计算出肌红蛋白浓度。研究结果表明,用经典理化方法所测试的肌红蛋白含量与稳态空间分辨光谱技术所得值呈显著相关(r2=0.955),满度误差小于3.6%。由此得出结论,在短波近红外范围内,利用稳态空间分辨光谱技术能够对猪肉肌红蛋白含量进行检测。

空间分辨光谱测量研究准分子激光对Al表面的烧蚀

采用空间分辩光谱测量技术，研究了３０８ｎｍ紫外激光烧蚀Ａ１表面发射粒子的动力学过程。通过测量溅射粒子发射光谱中Ａ１（Ⅰ）３９６．１和Ａ１（Ⅱ）２８１．７ｎｍ线强度的空间分布，以及激光能量密度和不同烧蚀环境压力对它们的发射强度空间分布的影响，讨论了紫外３０８ｎｍ激光溅射Ａ１表面发射粒子的微观过程。认为Ａ１原子和Ａ１离子的激发机理不完全相同，它们除被等离子体中的高能电子碰撞激发外，Ａ１离子和电子的复合，也是引起Ａ１原子激发的一个重要通道。

放电等离子体高精度空间分辨光谱测量方法

放电等离子体光谱技术及激光诱导击穿光谱技术由于实验系统相对简单、信号强,很早就被应用于组分测量领域。由于自由放电在时间和空间上都具有随机性,这使得放电等离子体空间分辨光谱的精确测量变得十分困难;而激光诱导击穿光谱技术又局限于点测量。介绍了一种基于飞秒激光诱导的放电等离子体一维空间分辨光谱的高精度测量方法。飞秒激光自聚焦可以形成一段丝状弱等离子体通道,将该等离子体通道靠近高压直流脉冲电极时,可作为高压电极放电的触发源。这种触发方式可在规定的时刻触发高压电并诱导其沿着等离子体通道的路径击穿气体。实验多次测量放电开始时刻与激光到达时刻的时间间隔的波动小于0.01μs,证实了使用本方法诱导高压放电具有很高的重复性。由此可知,利用飞秒激光自聚焦成丝产生的弱等离子体通道诱导高压放电,可实现对高压放电的空间和时间的精确控制,进而可以采集放电等离子体通道的一维空间分辨光谱。实验结果表明,在喷管结构主导的流场环境中,由于喷管中纯N2与喷管外空气的组分不同,在高空间分辨光谱中,可以清晰地看到一维等离子体通道上不同位置的组分浓度变化情况。在一维空间分辨光谱中将N+和O光谱信号强度与N2和O2的浓度进行关联,可实现流场组分的一维在线诊断。该方法不仅具有纳秒激光诱导击穿光谱技术的相同优点,还具有一维空间分辨能力,在组分一维精确测量方面极具优势。同时,该方法还有望实现高时间分辨测量,对研究放电等离子体的时空演化过程具有重要的意义。

利用光纤和OMA研究A1等离子体的空间分辨光谱

利用光纤和光学多道分析仪(OMA)检测激光诱导产生的A1等离子体发射光谱,可使实验系统的光路调试较为简便,同时可方便地检测距靶面不同位置处的谱讯号.本文分别研究了在空气(Air)、氮气(N2)和氩气(Ar)环境气体下谱线强度空间分布的不同特征,并研究了不同环境气体气压下谱线宽度随靶距离变化的情况,对激光等离子体的诊断具有重要意义.

农产品检测中稳态空间分辨光谱技术的应用

在我国加入世贸组织后,人们在生活中物质消费不断丰富,对各种可食农产品的需求不再满足于过去农产品的数量和安全、卫生要求,而是对农产品的外观、风味和营养品质进行选择。在同等价位的食品选择之中,人们主要是对农产品的外观、风味和营养问题进行分析,使得这些问题越来越受到人们关注。在目前选择食用优质农产品已成为一种消费观念和消费文化,这也是对农产品按照质量素质进行划分和优质价格定量的依据。本文综述了稳定空间分辨光谱技术在农产品检测中的应用,就其现状和发展方向进行分析和探讨。

EAST极紫外空间分辨光谱分析软件的开发

基于Matlab软件的图形用户界面开发环境(GUIDE)设计开发了一套交互式界面,可以自动读取、解析原始数据,开展波长标定,将谱强度与谱仪系统空间测量位置以及EAST实验放电时间等信息相关联,从而快速、便捷地计算杂质离子发出的线光谱强度的空间分布并绘图。该空间分辨光谱分析软件的开发和应用大大提高了谱仪数据处理和分析的便捷性和效率,保证了放电期间数据处理的准实时性。

空间分辨散射光谱多参数信息融合方法的生鲜肉嫩度无损检测

嫩度是猪肉食用品质最重要的指标之一。猪肉嫩度取决于猪肉组织复杂的物理、化学特性,目前难以实现快速无损伤检测。探索空间分辨光谱技术用于生鲜肉嫩度无损检测的可行性。首先利用点光源高光谱扫描系统采集54块猪肉背最长肌的空间可分辨散射光谱,经过感兴趣区域选择,提取出猪肉样本表面光斑的空间扩散轮廓,结合4-参数洛伦兹分布函数对扩散轮廓进行非线性拟合,拟合优度R^2>0.992,并通过残差分析,表明4-参数洛伦兹分布函数符合肉样表面光强的空间散射规律,进而提取出480~950nm波长下空间分辨光谱的四个形态学参数:渐进值a、峰值b、半带宽c以及半带宽处的斜率d。然后将单参数谱分别与猪肉样本Warner-Bratzler剪切力(WBSF)测量值进行偏最小二乘回归(PLSR)分析。结果表明不同参数谱都含有猪肉嫩度信息,其中峰值参数谱b建模效果最佳,其回归模型的校正集决定系数R^2c为0.674,均方根误差SEC为8.396N,预测集决定系数R^2p为0.610,均方根误差SEP为8.643N。为提高模型的预测精度和稳定性,实现多参数谱信息的融合,先通过PLSR分析,分别提取出每个参数谱中对猪肉嫩度方差贡献大的公共因子,然后将其因子得分组合在一起作为参数谱的特征变量,与猪肉样本WBSF测量值作多元统计回归分析。为避免数据冗余,对不同参数谱特征变量进行多重共线性判别,进一步采用PLSR算法对参数谱特征变量进行降维和变换,采用交叉验证方法,选择前两维因子得分进行校正模型的建立。其中所提取第一维公共因子对猪肉WBSF值方差解释率达92.28%。与单参数谱所建PLSR模型相比,多参数谱信息融合模型预测效果有了较大提高,其R^2c和R^2p分别为0.923和0.800,SEC和SEP分别为4.083N和5.655N。通过对回归系数进行统计量t检验,结果表明所有回归系数极显著(p<0.01)。本研究通过采取多参数信息融合方法为空间分辨光谱在生鲜肉嫩度无损检测应用提供一种思路,该方法有效将空间分辨光谱解析为4个形态学参数,并实现不同参数谱信息的提取和融合,为开发基于空间分辨光谱的生鲜肉嫩度无损快速检测装备提供技术支撑。

电子密度起伏对3ω_0/2谐波空间分辨光谱的影响

本文用宽频带、窄频带激光打靶产生(3ωο/2)谐波空间分辨光谱,并提出3ωο/2谐波在电子密度起伏波上的散射来解释巳观察到的实验结果.

准分子激光轰击Y-Ba-Cu-O高温超导靶的空间分辨光谱研究

采用WP4-光学多道分析仪对准分子激光轰击Y_1Ba_2Cu_3O_x超导靶产生的等离子体辐射进行了空间分辨测量和研究。实验结果表明,在靶面的邻近区(d<0.4mm),等离子体辐射为较强的连续谱,并迭加有Y、Ba原子和Y^+、Ba^+离子基态电子跃迁的自吸收线。Y、Ba、Cu原子和相应的一价离子以及金属氧化物分子激发态的发射谱线仅在距靶面为0.4mm以外的区域出现。光谱的测量结果支持靶面表层发生爆炸、出射分子簇团和固体微粒的激光烧蚀沉积动力学机制解释。

基于近红外光谱的脑组织氧监测系统研发与验证

结合修正Lambert-Beer定律和空间分辨光谱技术,提出一种基于三波长的脑组织氧饱和度监测系统。搭建脑组织氧饱和度(rSO_(2))测量平台,从光谱稳定性和本底噪声验证系统可靠性,建立受控低氧试验并招募18名志愿者,研究rSO_(2)随吸入氧阶梯平台变化的趋势以及rSO_(2)与动脉血氧饱和度之间的关系。结果表明,该测量系统可以有效监测rSO_(2),测试结果符合测量要求。受控低氧序列中,随吸入氧浓度下降,rSO_(2)均呈下降趋势,且个体rSO_(2)与动脉血氧饱和度具有较高的相关性。

集成光谱学和显微学技术的多域高分辨表征平台

本文研究了最近建立的集成光谱学和显微学技术的多域(能量、空间、时间)高分辨表征平台.它提供了一种前所未有的方式来分析材料的光谱(能量)在时间域和空间域方面的演变.展示了在此多域分辨平台上所采集的几种实验结果,其中包括原位拉曼成像(高分辨率拉曼、偏振拉曼、低波数拉曼)、时间分辨光致发光成像和光电性能成像等等.新建立的多域高分辨表征平台将在材料科学的光化学领域发挥重要的作用.

脉冲CO_2激光诱导空气等离子体的光谱诊断

为了了解激光诱导等离子体的演化过程,得到等离子体的相关参量,采用横向激励大气压CO2激光器在抛物反射面中聚焦击穿空气形成等离子体,利用成像光谱仪和增强型CCD探测器对激光诱导等离子体进行了时间和空间分辨的实验分析,取得了激光诱导空气等离子体的时间演化和空间分辨光谱。分别利用氧原子的线状谱和连续谱的比值及谱线半峰全宽计算得到电子温度达到了4×104K,电子密度在1018cm-3量级。结果表明,相比于低能量的激光诱导等离子体的辐射光谱,高能量激光诱导的等离子体则向外辐射出很强的连续光谱,同时,等离子体以激光支持爆轰波的形式快速向外膨胀,由于外围等离子体对激光能量的屏蔽作用,等离子体出现了空间分离的现象。该研究结果对理解等离子体和高能量脉冲激光的相互作用过程是有帮助的。

鲜猪肉水分近红外光谱在线检测方法研究

本研究目的在于应用近红外光谱技术对冷鲜猪肉深层水分含量进行在线检测方法研究。根据稳态空间分辨光谱技术设计了具有多个检测器的传感器,以750nm、805nm、850nm和970nm的LED作为光源,检测器距离为30-48mm之间,用于检测肉块样品一定深度和范围内的水分含量,从而为无损、快速地给出鲜猪肉水分含量提供一种可靠方法。实验中针对猪背最长肌进行检测,获得184个样品,其水分含量在71%-78%之间,采用多元校正预测模型计算肉块水分含量。所建模型相关系数（r）为0.783,呈显著相关,建模集标准残差（RMSEP）为0.988,验证集标准残差（RMSEP）为1.037。由此得出结论,在短波近红外范围内,利用稳态空间分辨光谱技术能够对猪肉水分含量进行在线检测。

激光诱导Cu等离子体发射光谱特性的实验研究

通过实验研究了Ar气下激光诱导Cu等离子体的空间分辨发射光谱.采用的激光能量为350 mJ/pulse,波长范围为440～540 nm.在局部热力学平衡(LTE)条件下,根据谱线的相对强度,得到了等离子体的电子温度在104 K以上.研究了原子发射谱线强度、电子温度和半高全宽(FWHM)随空间、缓冲气体压力变化的规律.结果表明,在Ar气中压力分别为100 kPa和50 kPa相比,铜的原子特征谱强度降低而连续谱和氩离子谱线强度增加.同时缓冲气压的增大导致谱线展宽的增大.

激光诱导Ni等离子体电子温度、电子密度的空间演化特性研究

在350-600nm波长范围内测定了激光烧蚀Ni等离子体中Ni原子的空间分辨发射光谱.由发射光谱线的强度和STARK展宽分别计算了等离子体电子温度和电子密度,并由实验结果讨论了激光等离子体的空间演化特性.

基于特征级融合方法的高光谱影像建筑物提取

利用多范围波谱特征拟合进行高光谱分析得到粗分类结果,分别提取影像的光谱特征、纹理特征和空间特征,再进行这3种特征的融合,并提取建筑物。实验显示,该方法对不同材质屋顶建筑物有较好的提取效果。实验影像中有两种不同材质屋顶的建筑物,其中一种建筑物100%提取,另一种建筑物漏分面积占该类建筑总面积的8.5%,错分为2.2%。