可见近红外波长标准物质的研制

为拓宽标准物质波段范围,采用物化性能稳定的掺杂有镨钕稀土元素的玻璃作为可见波长的标准物质的原材料,同时采用物化性能稳定的聚苯乙烯片(厚度1 mm)作为近红外波长的标准物质的原材料,利用二者互不影响的特点,并且将其叠加使用会拓展波段范围,由此研制了可见近红外波长标准物质。以F检验法对样品的均匀性进行了检验,用线性拟合法对样品的稳定性进行考察,通过溯源至国家基标准的方式解决了溯源性,确定了标准物质中的波段范围为430 nm~2 550 nm,不确定度为0.1 nm~1.0 nm。弥补了当前标准物质中波段范围覆盖太窄的缺陷。

基于红外波长的新型传感器设计与计算分析

为了进一步优化表面等离子共振(SPR)传感器响应速度、动态范围等参数,文中采用单色极化光源通过导电衍射光栅,设计一种新型的折射率变化在100 nm/RIV(refractive index unif)量级变化的SPR传感器。分析了SPR共振的原理和传播损耗问题,通过湿度传感应用得出:器件的有效折射率随湿度变化时,反射光谱的共振角就会产生变化,共振角与薄膜折射率基本呈线性关系。对SPR的进一步推广应用具有参考作用。

上海天文台近红外波长空间碎片激光测距研究进展

激光测距技术对空间碎片测量精度最高,是空间碎片碰撞预警最有力的手段之一。针对传统532nm波长空间碎片激光测距面临测量能力瓶颈问题,以及近红外波长激光测距技术优势,上海天文台在国内率先开展了近红外波长(1064nm)空间碎片激光测距技术研究。通过解决近红外波长光束指向监视与瞄准、近红外波长激光回波探测等关键技术,采用1kHz重复率、输出功率8W、1064nm波长激光器,实现了空间碎片测量。通过对测量结果对比分析,验证了1064nm波长激光测距系统探测能力。为开展远距离小尺寸碎片目标、亚分米级精度测量研究,合作研制了1kHz重复率、40W输出功率、1064nm波长激光器系统,进行了高重复率近红外波长空间碎片测距试验,其中对失效铱星目标测距精度达分米级(约9cm),初步验证了该激光器系统性能,为上海天文台开展远距离小尺寸目标空间碎片激光测量以及白天激光测距技术研究奠定了基础。

基于小波边缘检测的红外波长测温法研究

利用小波边缘检测的方法,通过对红外辐射能量与温度、波长关系的分析,推导出两个具有普适意义的拐点波长位移公式,提出并论证了红外波长测温理论。理论证明,利用红外波长测温法测得的三个温度值具有互校性,可用来校验绝对黑体,并为红外测温提供了一种全新的方法。

红外波长的随机激光器设计及FDTD软件特性验证（英文）

深入研究了随机激光等效腔的局域化特性,引入了外部光反馈下激光器的理论分析速率方程,设计了磁旋光晶体的光隔离器件实现随机激光器的改进。采用的Nd:YAG激光器的实验结果验证了改进激光器可以降低散射损耗,实现紫外激光的方向性输出。FDTD仿真结果进一步表明波导的TE模的光增益近似是平面波导的两倍;信号和泵浦强度的耦合在改进波导结构有了明显改进;输出功率结果证实了结构降低随机激光器的散射损耗。研究结果对于随机激光的应用具有明显的参考价值。

利用光声光谱技术校准红外波长可调谐激光器

针对可调谐波长红外光源输出波长与实际波长存在偏差,设计了基于光声光谱技术的红外波长校准仪。首先,使用待校准的激光器照射装有气体小分子的光声腔,获得所装载分子的振转精细吸收光谱。然后利用这些简单气体小分子已知且精确的振转光谱峰位置与所得的光声光谱进行对比,最后,通过对比对红外激光器输出激光波长进行校准。本文利用装有甲烷和氨气气体的光声腔获得了本实验室光学参量震荡器(OPO/OPA)相应的波长校正拟合曲线,并成功对其在2 800~3 600 cm;的范围内输出波长进行了校准。本红外光校准仪具有测量范围广,对现有的激光校准仪器有着互补的作用。

在近红外波长测定旋光度

在近红外波长测定旋光度鲍勃．特罗特引言进行这些试验的目的是寻求一种合适的过滤方法，利用这种方法，炼糖厂可以在不使用铅盐的情况下，在近红外（ＮＩＲ－ｎｅｅｒｉｎ－Ｉｒａｒｅｄ）波长测定进厂原料糖和炼糖过程各种中间物料的旋光度。仪器试验使用的旋光计为光学...

基于红外测温技术的变电设备温度异常检测研究

变电设备温度在反馈设备运行状态方面具有重要价值,为此,提出基于红外测温技术的变电设备温度异常检测方法。该方法充分考虑了红外探测器接收的辐射能量构成,结合普朗克公式,以红外辐射波长为基础,对变电设备温度进行计算。通过寻找距离与衰减温度的函数关系对测温数据进行适应性补偿。以实际的变电设备温度管理要求为基准,当补偿后的温度参数超出变电设备温度管理阈值范围时,则表示对应的温度值处于异常状态,从而实现变电设备温度异常检测。在测试结果中,设计检测方法对于出现的超温异常情况,均实现了有效检出,并具有较高的精准性。

建立近红外特征波长模型快速测定羊草常规营养成分的研究

本研究采用近红外光谱法快速测定羊草(Leymus chinensis)中的常规营养成分,利用无信息变量消除法(unknown variable elimination,UVE)、随机蛙算法(random frog algorithm,RF)结合偏最小二乘法(partial least squares,PLS)建立了羊草品质测定模型,有效降低了冗余无信息变量,提高了模型的测量精度和稳定性。研究发现利用UVE-PLS筛选建立的羊草品质测定模型优于全光谱PLS和RF-PLS筛选建立的模型;UVE-PLS模型显著降低了交叉验证均方根误差和预测均方根误差,提高了校正集决定系数、交叉验证决定系数及预测集决定系数。研究表明UVE-PLS模型在测定羊草中的水分、粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维是可行的,校正集决定系数和预测集决定系数95%~98%。

长波长红外光大气信道传输

采用光子追踪法,模拟光子在大气信道中的随机迁移路径及散射后随机迁移方向。引入光束发散角和接收视场角等参数,建立了包含散射作用的长波长红外大气信道传输模型。运用蒙特卡洛方法进行仿真,分析了雾环境下长波长红外光的大气传输特性。与朗伯-比尔定律进行对比,发现在能见度较低、通信距离较近时接收机接收的散射能量不能被忽略。分析了通信距离、能见度、光束发散角、接收视场角对链路损耗的影响,分析了不同阶次散射对接收机接收能量的影响。发现在给定参数条件下,四阶及以上高阶次散射对接收机接收能量几乎可以忽略。

分立波长型近红外光谱分析仪定标模型的优化

对于滤光片型或者二极管阵列型等采用非连续扫描方式工作的近红外光谱仪来说 ,如何快速、准确地进行定标波长的优选一直是很关键的问题 ,传统近红外定标波长的优选采用向前或者向后逐步多元线性回归方法 ,依据回归结果所给出的各个波长的t检验值进行定标波长的筛选 ,但是在实际应用中 ,被筛选掉的波长也可能是非常有用的定标波长 ,而增加波长的定标所给出的定标标准差往往会减小 ,但预测精度则不一定会提高。文章将组合数学中的组合生成算法和面向矩阵运算的计算机语言相结合运用于近红外最优回归定标波长的计算机选取 ,可以在较短的时间内完成最优波长组合的选取 ,由于最优波长组合的选取是在优选定标波长数一定的前提下进行比较而且以经回归定标分析确定定标标准差最小原则 ,所以由此得到的定标方程是稳健的。

基于单波长红外图像检验纸载体表面目标物K粉的研究

目的建立快速评估4种纸张载体表面是否存在K粉的无损检验方法。方法采集纸载体表面可能附着K粉区域的红外图像,以K粉红外特征吸收峰获得对应的单波长红外图像,据图像分析区域内表征的各组分红外光谱和空间分布信息评估K粉的存在。结论该检验方法所需样品量少,为无损检验,可快速评估纸载体表面是否存在K粉,为气质联用等检验方法提供定性检验目标。

基于红外多波长透反射成像的相似异物检测新方法

由于相似异物与所处背景的外观特征极其相似,常规的红外光谱成像方法无法获取相似异物的图像特征,使目前红外图像检测技术遇到新的挑战.论文针对复杂背景中相似异物检测难题,提出了一种基于红外多波长透反射(infrared multi-wavelength transmission reflection简称IMWTR)成像技术的相似异物检测方法.该方法在分析相似异物与所处背景红外多波长成像特性差异基础上,在红外多波长成像中引入透反射结构,由此建立红外多波长透反射成像技术并构建了数学模型.针对棉花中白色丝状异物进行实验,在近红外波段将反射940nm及透射780nm图像融合获取异物特征,然后利用图像处理提取棉花中多种异物.该方法为相似异物检测提供了一条切实可行的新思路.

基于近红外三波长法的小麦含水率检测系统设计

针对小麦含水率检测快速、便捷的需求,设计基于近红外三波长法的小麦含水率检测系统,系统主要由ARM Cortex-M3主控芯片、激光二极管驱动电路、光电转换电路、积分球等组成。通过研究小麦含水率对3个不同波长光功率吸收的规律,结合五元三次多项式回归拟合方法,建立小麦含水率与3个不同波长光吸收率的数学模型,并对模型进行可靠性检验。与直接干燥法相比,系统对含水率为5.0%-10.3%的小麦的含水率绝对测量误差为-2.2%-0.8%,响应时间小于1.5 s,以达到实用的要求。

基于近红外三波长检测葡萄糖水溶液浓度的两种预测模型比较

讨论了近红外三波长测定水溶液中葡萄糖浓度的建模方法,采用偏最小二乘回归建立预测模型,对预测集样品中的葡萄糖浓度进行预测,结果所得预测均方根误差(RMSEP)为17.08mg/dL,浓度预测值与参考值的相关系数为0.997,而采用吸光度差值比率法所得预测模型的RMSEP达到54.94mg/dL,相应的相关系数仅为0.949。结果表明偏最小二乘回归所建模型用于近红外三波长葡萄糖浓度的预测,所得预测误差较小,初步验证了系统的可行性。

单波长近红外线治疗糖尿病勃起功能障碍

目的观察单波长近红外线治疗糖尿病勃起功能障碍的疗效。方法将30例糖尿病性勃起功能障碍(ED)患者随机分为2组,对照组15例给予一般降糖治疗联合口服甲钴胺(500μg,td),治疗组15例在对照组基础上联合单波长近红外线治疗(1次/d,30 min/次),观察3个月,比较2组疗效。结果治疗组较对照组勃起障碍程度评分(IIEF评分)明显升高,勃起功能障碍有较明显改善(P<0.01)。结论单波长红外线治疗可以有效改善糖尿病勃起功能。

长波长多量子阱红外焦平面成像技术及其应用

介绍了长波长多量子阱焦平面红外热成像的发展概况。论述了多量子阱焦平面阵列的主要结构 :超晶格多量子阱红外探测器及读出电路。分析了它们的结构特点及工作原理。文中就QWIPFPA的主要性能进行了讨论。最后概括了近年来QWIPFPA技术的研究进展与应用。

土壤粒度对基于近红外离散波长土壤全氮预测精度影响

土壤粒度是对土壤近红外光谱造成严重干扰的主要因素之一。通常在样本前处理阶段采用研磨和过筛土壤来降低土壤粒度干扰,在数据处理阶段通过对连续光谱微分法等数学方法消除土壤粒度干扰。但是对于近红外波段离散波长的建模,至今没有有效的方法消除土壤粒度干扰。为此,提出了土壤粒度修正法以解决土壤粒度干扰消除难题。首先建立土壤粒度修正模型,将农田采集的标准土壤在实验室烘干消除水分后,进行土样配置,得到4个土壤粒度(2.0,0.9,0.45,0.2 mm)和6个全氮浓度等级(0,0.04,0.08,0.12,0.16,0.2 g·kg^(-1))的96个土壤样本。采用MATRIX-Ⅰ型傅里叶变换近红外光谱仪采集土壤样本近红外光谱,计算四个不同粒度(每个粒度包含24个土壤样本)和全部土壤样本在每个波长处(850~2500 nm)所有样本间吸光度的光谱标准偏差,分析得到土壤粒度的特征波段为1361和1870 nm。采用特征波段吸光度比值作为单一输入变量建立SVM土壤粒度分类模型,土壤粒度整体分类准确率为93.8%,表明对土壤粒度进行分类是可行的。选择本研究团队开发的基于近红外波段离散波长(1070,1130,1245,1375,1550,1680 nm)吸光度的车载土壤全氮检测仪对提出的土壤粒度修正模型进行验证。结果表明修正后粒度为2.0,0.9和0.45 mm的吸光度和原始土壤吸光度分别降低了62%,74%,111%和61%。表明土壤粒度修正法可以显著减小土壤粒度干扰。最后采用BPNN建立不同吸光度的全氮模型,相较于原始吸光度模型,修正后的土壤吸光度模型R^(2) v提高了25%。表明提出的土壤粒度修正法可以显著减小土壤粒度对近红外光谱离散波长吸光度的干扰,提高车载土壤全氮检测仪的测量精度。

主动式双波长红外激光测温标定实验研究

基于主动式双波长红外激光的测温方法,可实现对未知发射率表面真实温度的测量。高精度的标定源是保证双波长红外测温系统测温精确性的重要基础,但目前双波长测温领域的研究工作缺乏关于标定实验结果的公开报道。因此,设计搭建了主动式红外激光测温标定源,研究该标定源的稳定性和均匀性,并对双波长激光测温系统进行标定。结果表明:所搭建主动式双波长红外激光测温标定源稳定性良好,1173 K时20 min内温度最大偏差为0.22 K;表面温度均匀性良好,1173 K时表面温度标准偏差为0.34 K;标定源表面真温在923 K以上时,采集信号相对标准偏差小于0.7%。标定实验结果证明所搭建标定源可靠性良好,能够对主动式双波长红外激光测温系统进行精确标定。

基于近红外波长组合快速检测油页岩含油率

近红外光谱分析技术是检测含油率的方法之一,其既不会对样品造成破坏又不会对环境产生污染,在现场即可针对目标进行测定,且分析速度较快。笔者就此技术对油页岩中含油率的监测进行实验并得出结论,供相关工作者参考。