蛋白核小球藻光谱辐射特性实验研究

微藻是一种非常有发展前景的生物质能源。为提高其生物质产率并降低成本,需要对光生物反应器进行优化设计,藻细胞光谱辐射特性是进行相关光学分析的基础物性参数。本文对蛋白核小球藻(Chlorella Pyrenoidosa)在可见光波段的光谱吸收截面、散射截面、衰减截面、散射反照率等光谱辐射特性参数进行了实验研究。在3种不同藻细胞浓度下测得的光谱吸收截面、散射截面及衰减截面基本相同,这与光散射理论结果吻合,即截面参数与粒子浓度无关,验证了测量结果的准确性。本文测量数据可为蛋白核小球藻混悬液中光场分布分析及相关光生物反应器优化提供必要的光学物性参数。

大孔径积分球辐射源光谱辐射特性测试方法研究

本文系统地介绍了积分球辐射源的光谱辐射特性的测试方法．通过实验测量了一内径为 １２００ ｍｍ，出光面直径为 ２００ｍｍ的积分球辐射源在 ３５０～２５００ ｍｍ波段内的绝对光谱辐亮度，分析了测量不确定度，并对系统的稳定性、出光面的平面和角度辐射均匀性、各亮阶之间的线性等辐射特性做了定量评估．

空间目标轨迹自适应天空背景光谱辐射特性测量系统

针对空间目标高精度、实时性等测量要求,通过对天空背景光谱辐射特性的分析,提出一种空间目标轨迹自适应天空背景光谱辐射特性测量系统。该系统以力矩电机和光电编码器作为转动控制基础,加入时统系统为实时测量提供保证,引入测量电视确保系统指向精度,以积分球和光纤光谱仪作为接收器件,实现准确可靠的测量。通过对系统的光谱辐射定标及外场引导测量实验,结果表明,系统光谱位置最大误差为0.31 nm,其对于天空背景光谱辐射亮度的测量结果与利用大气辐射传输模型软件MODTRAN模拟计算的结果具有较好的一致性,所得到的天空背景相关特性与天空背景的真实情况相符合。该系统能够实现对空间目标所经过的天空背景光谱辐射特性的自动测量。

多孔活性自燃金属的光谱辐射特性研究

多孔活性金属材料因为内部存在大量的孔隙,大大地增加了与空气的接触面积,使得其在空气中的燃烧较为猛烈,燃烧温度迅速上升。其燃烧过程属于固体燃烧的范畴,较为复杂。以镁为例,通过建立燃烧模型,来研究多孔活性金属的光谱辐射特性。首先,建立氧气总消耗量与活性金属剩余质量的关系,研究氧气在活性金属孔隙内的扩散浓度关系,通过求解活性金属热平衡方程得到活性金属燃烧过程中温度与时间的关系式,进而得到活性金属的峰值光谱辐射强度表达式;然后,将模型计算的仿真结果与红外热像仪测得的实验结果对比,结果表明,模型的计算结果与实验结果相一致,误差在了10%以内;最后,通过建立的燃烧模型来研究活性金属燃烧规律以及其光谱辐射特性,解决了高空、高速下的活性金属光谱辐射强度难以实验获得的问题,大大减小了实验成本与时间。分别对比不同时间活性金属箔片在1~3,3~5以及8~12μm波段下的辐射强度,得出活性金属燃烧时的辐射强度主要集中在3~5μm波段的结论。研究结果表明:自燃金属最大燃烧温度随高度的增加逐渐下降,随气流速度的增加先增加后减小,在速度为30m·s-1时,温度达到最大;自燃金属的光谱辐射强度在2~6μm波段达到最大。该模型也可以用来研究其他活性金属的燃烧特性。

带黑体腔的蓝宝石光纤光谱辐射特性研究

表述了一套比色式蓝宝石光纤气流高温传感器系统,为确定高温传感器的波长,对蓝宝石光纤不同温度下的光谱辐射特性进行研究,本方法用于确定蓝宝石光纤以及其他材料的光谱辐射特性是可行的。

尾焰红外辐射特性的反向蒙特卡罗法模拟

以发动机尾焰的红外探测为主要应用背景，利用反向蒙特卡罗法计算了液体火箭发动机尾焰红外辐射特性。首先计算了尾焰红外辐射在2．7Ixm下的轴向分布特性及空间不同角度分布特性。计算结果较为合理。重点计算了尾焰2—5μm的光谱辐射特性，并考虑了大气衰减的影响，与The Aerodyne Radiationcode的计算结果趋势吻合良好。实际探测时，探测器只能接收到尾焰辐射的小部分能量，因此对一定距离下探测器接收辐射进行计算，进而获得尾焰在探测器视场内的红外光谱辐射分布特性，具有重要的理论意义和实际应用前景。

相变及炭黑杂质对氧化铝粒子流辐射特性的影响

基于Bruggeman有效介质理论与反向蒙特卡罗法计算了轴对称高温氧化铝粒子流在轴线正侧向辐射强度分布。采用Bruggeman有效介质理论计算多相态共存氧化铝粒子以及含少量炭黑杂质的氧化铝粒子的等效光学常数,以此为基础,通过反向蒙特卡罗法考察氧化铝粒子相变过程以及粒子中少量炭黑杂质对粒子流场轴线上辐射特性的影响。发现粒子相变过程中多相共存状态对高温粒子流场紫外波段辐射信号的影响不可忽略,氧化铝粒子中含有少量炭黑杂质就能够明显降低粒子流高温区间轴线上光谱辐射强度,当波长增加到近红外波段时,离喷口较近处轴线正侧向相对光谱辐射强度随着含炭黑量的增加而增大。

多普勒漂移对超音速燃气流光辐射特性计算的影响

分析了超音速射流由于高速相对运动产生多普勒谱线漂移效应对光辐射特性计算的影响。通过采用逐线计算法对不同环境压力、气流温度、气流速度条件下超音速燃气射流在不同的红外光谱区(2.7微米谱带和4.3微米谱带)光辐射谱带积分强度的计算结果比较表明:多普勒漂移效应受环境总压影响最大,压力越大多普勒漂移的影响越小;随着温度升高多普勒漂移效应的影响降低;随着相对速度的增加,多普勒漂移效应的影响多数情况下是增加的。

漫反射板法标定成像光谱仪的精度分析

用漫反射板法标定成像光谱仪时不仅要考虑定标仪器的精度,还要了解成像光谱仪几何参数和仪器参数对标定结果的影响。本文根据漫反射板法标定成像光谱仪原理,推导了以定标角度、距离等几何参数和成像光谱仪仪器参数为自变量的探测器沿景物像元方向采集到的信号电子数变化表达式,据此对几何参数和仪器参数对标定的影响进行了分析。结果表明,F/#分别为3和4,入瞳口径为0.1～0.2m,辐照度标准灯照射距离取0.5～2m,且其测量精度为1mm时,只要照射角小于12°,满足0.5°的测量精度,都可以使探测器采集到的信号电子数相对变化小于1%,从而可发挥标准探测器精度高的优势,使利用漫反射板的定标方法实现较高的精度。

同轴射流撞击火焰稳定性及光谱辐射特性研究

基于光谱诊断技术对CH_(4)/O_(2)同轴射流撞击火焰进行研究,探究了不同扩散方式下撞击距离对甲烷燃烧火焰光谱辐射特性的影响,利用CH^(*)、OH^(*)对火焰形态进行表征。结果表明:撞击距离对反扩散火焰举升高度的影响较大。扩散火焰不出现举升状态,但出现离焰现象。撞击距离过小时,撞击发生在火焰核心区,火焰反应剧烈;撞击距离过大时,火焰撞击区内反应受到氧气流速、撞击距离及当量比影响无反应发生。反扩散火焰中,撞击距离对附着火焰峰值强度几乎无影响。扩散火焰峰值强度几乎不受峰撞击距离影响。OH*相较于CH*而言更适合表征甲烷–氧气撞击火焰内部的结构变化。

基于连续投影算法提取特征波长的空中目标参考光谱选取

空中目标在相对稳定的状态下具有确定的光谱辐射特性,因而可以利用光谱达到识别其型号的目的。首先,通过建立空中目标光谱辐射特性计算模型,获得了其归一化光谱辐射亮度数据。然后,利用连续投影算法对光谱进行特征波长提取,在保留一定精度的同时有效减少了所需数据量。最后,使用区分能力更强的混合光谱相似性测度SID (TAN)匹配光谱,研究在3~5μm波段和8~14μm波段两个大气窗口内,光谱辐射特性在不同飞行高度和飞行时间下的变化规律。结果表明:飞行高度对光谱辐射特性的影响大于飞行时间;3~5μm波段的变化较8~14μm波段明显。因此在建立光谱数据库时,为了提高识别的准确率,相对于8~14μm波段,3~5μm波段更需要考虑不同因素对光谱辐射特性的影响;相对于飞行时间,应尽可能多地选取不同飞行高度下的光谱作为参考光谱。

基于绝对辐亮度计定标的积分球紫外光谱辐射特性研究

针对积分球开口光谱辐射特性测量的复杂性及紫外波段标准光源不确定度大的缺点,构建了一种基于紫外标准探测器的高精度绝对辐亮度计。用所构建的绝对辐亮度计,以3个波长为例,标定积分球开口光谱辐亮度,修正了250~400 nm波段积分球开口光谱辐亮度曲线。同时,利用该绝对辐亮度计对积分球输出稳定性、积分球开口均匀性以及朗伯余弦特性进行了全面测试。积分球开口3个波长280,313和352 nm处光谱辐亮度定标合成标准不确定度分别为3.2%,3.0%和3.0%,积分球输出稳定性、开口均匀性以及朗伯余弦特性3个波长处合成标准不确定度分别为1.7%,1.6%和1.6%。不确定度分析表明用绝对辐亮度计研究积分球光谱辐射特性与传统的积分球光谱辐射特性研究相比方便可行且精度更高。

CH_(4)/O_(2)反扩散撞击火焰稳定性及光谱辐射特性研究

反扩散火焰是射流扩散火焰中一种重要形式之一,燃烧火焰形成的化学自由基所释放的化学发光被应用于多个领域。基于光谱辐射诊断技术对CH_(4)/O_(2)反扩散撞击火焰进行研究,探究了不同撞击距离(H)对火焰稳定性及光谱辐射特性的影响,利用OH^(*)对火焰形态及结构进行表征。结果表明:存在阻流体时的举升高度相较于没有阻流体更高,且随着H的减小而增大。在吹熄方面,存在阻流体时火焰吹熄极限更大,并且吹熄极限与H呈负相关。然而火焰的举升极限与H的大小并不存在相关性。火焰光谱辐射特性表明:OH^(*)辐射强度随H的减小逐渐减弱,随氧气流速(u_(O_(2)))的增加也逐渐减弱。然而,在H为10 mm时,举升火焰的OH^(*)辐射强度随u_(O_(2))的增加逐渐增强。同时,沿着火焰传播方向火焰的峰值位置随着H的减小而逐渐远离喷嘴。火焰处于举升状态的OH^(*)辐射强度整体大于附着状态,但H对峰值强度的影响不是很大。另外,当H为10 mm时,火焰的核心区与撞击区相互重合。H大于10 mm的火焰,在撞击区域附近的火焰均存在一个OH^(*)辐射峰,且随着H的减小,撞击区的辐射强度逐渐增大。

碳纤维结构对其辐射光谱性质的影响研究

为了研究碳纤维类高温防隔热复合材料中热辐射传输特性及对其传热性能的影响,采用数值模拟的方法,针对2维(2-D),2.5维(2.5-D)编织的碳纤维复合材料的光谱辐射特性进行了研究。通过对比时域有限差分法(FDTD)和Mie氏理论计算的微米级尺度下单根无限长圆柱的散射强度分布,验证FDTD计算碳纤维热辐射特性的正确性。采用FDTD分析了编织方式、纤维特征尺寸、纵向层数、纤维间隔及基质折射率对其辐射性质的影响。研究发现,均质块材与实际编织结构的块材光谱辐射特性差异明显,散射强度分布差异可达2个量级。

UV灯质量和寿命的影响因素

UV 固化汞灯在印刷领域应用很普遍,目前国内 UV 灯管制造厂有近百家,产品千差万别。如何选择 UV 灯?怎样合理使用 UV 灯?UV 灯的寿命取决于哪些因素?UV 固化过程中的各种故障该如何排除……?一系列的问题使许多用户感到困扰。北京埃士博机械电子设备中心的张国瑞先生多年来在上光领域耕耘,不仅积累了很多经验,而且勤于探索,并愿将其沉淀多年的理论研究成果与实践经验传递给业内同行,以促进 UV 固化技术在印刷业应用水平的提高。从本期起,《印刷技术》杂志将陆续刊登张先生有关 UV 固化的一系列文章。本期刊登的《UV 灯质量和寿命的影响因素》一文,从 UV 灯的发光机理、制造工艺、电路及光学原理、光固化材料的应用性能几方面着手分析,理论与实践相结合,相信会为您选择与使用好 UV 灯带来有益的指导。

不同聚焦方式的气体激光诱导击穿光谱定性定量对比研究

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)作为一种新兴的化学分析手段,因其具备实时、可多元素同时探测、原位等优势,在工业化在线检测领域具有巨大潜力。设计一套基于伽利略式望远镜的气体LIBS探测系统,采用5组不同透镜组合作为聚焦光路,对比分析聚焦距离200 mm下氮氧混合气体的LIBS定性定量结果,其中1组为焦距200 mm的单透镜,其他4组为凹透镜(f=-50.8 mm)和不同双凸透镜组合组成的伽利略式望远系统,双凸透镜组合采用4个凸透镜(f分别为75、100、125、150 mm)分别与同一凸透镜(f=200 mm)组合的形式。结果表明:相比于单透镜,双凸透镜组合的击穿阈值较低,选用焦距为125 mm和200 mm的双凸透镜组合能够获得最高的LIBS谱线强度和最好的信号稳定性,通过Zemax光学模拟发现,该透镜组合具有适中的焦深和聚焦角度,有利于获得更高质量的LIBS信号;在定量分析中,计算相对标准偏差(RSD)、均方根误差(RMSE)和检出限(LOD),发现双凸透镜组合的使用能够明显改善定标曲线相关系数,提高预测稳健性和探测灵敏度,相较于单透镜,双凸透镜组合下LIBS预测信号的稳定性提高1.5倍以上,RMSE降低至0.678以下,检测能力提升9.9倍以上。双凸透镜组合的使用能够在工业气体在线检测中发挥重要作用。

一种提高红外透射光学系统热分析精度的方法

工程计算中通常将常温物体在红外谱段的辐射简化为灰体辐射,即物体的单色吸收比与波长无关。针对谱段选择性较强的红外透射式光学系统,这一假设会对热分析精度造成一定影响,甚至可能影响最终的成像品质。文章提出一种红外透镜材料光学辐射特性的等效计算方法,考虑材料对不同波长辐射选择性的吸收、反射与透过,并根据在轨地球红外辐射、地球反射太阳辐射、载荷内环境辐射特性,等效出用于热分析计算的透镜红外吸收比、反射比与透过比。应用该方法通过IDEAS-TMG软件对某空间红外载荷进行仿真验证,精确计算出红外透镜温度。

高速气流作用下自燃箔片云团的辐射特性计算与实验研究（英文）

目的:当自燃箔片云团在空气中扩散时,自燃箔片云团之间存在大量的对辐射的遮挡、吸收和反射作用,并且箔片与空气之间也会发生相互作用,这使得辐射传输计算变得更加复杂。本文旨在计算自燃箔片云团的辐射特性并生成辐射图像。创新点:建立自燃箔片云团的辐射计算模型和燃烧模型,并得到辐射图像和光谱特性曲线。方法:1.针对辐射的传输特点,建立一种基于反向路径采样的辐射计算模型;该模型假设探测器按照辐射的反向均匀向外发射光线,采样统计各光线的路径后,正向计算探测器接收到的光线数量与强度。2.考虑箔片表面的多孔结构对活性金属燃烧反应速率的影响并建立箔片的自燃模型;将计算结果与实验数据进行对比,验证该模型的准确性。3.计算得到箔片云团的光谱分布并生成辐射图像。结论:1.箔片燃烧后温度迅速攀升,并在1.3 s左右达到最大值;随后,温度缓慢下降,并在6s左右下降到接近环境温度。2.箔条云扩散后呈椭圆形,扩散区随着时间的推移逐渐扩大,且亮度中心向后移动。3.箔条云的光谱辐射强度极大点位于波长1.4、1.9、3.1、4.3和8.0μm处,并且在3.1μm时达到最大值。

INFRARED THERMAL IMAGE STUDY ON THE FOREWARNING OF COAL AND SANDSTONE FAILURE UNDER LOAD

In the experimental study, AGE-782 thermal instrument was used to detect the infrared radiation variation of coal and sandstone (wave-length range 3.6～5.5 μm was used). It's discovered that coal and sandstone failure under load have three kinds of infrared thermal features as well as infrared forewarning messages. That are: (1) temperature rises gradually but drops before failure ; (2) temperature rises gradually but quickly rises before failure; (3) first rises,then drops and lower temperature emerges before failure. The further researches and the prospect of micro-wave remote sensing detection .on ground pressure is also discussed.

Signal Filtering in Multizone Systems of Image Analysis of Image Analysis

Principles of color space generation for multizone optical registration systems are presented;conformity between different color spaces is defined;algo- rithms of the multizone image registrator signal processing and a generalized algo- rithm for analysis are given.Procedures are discussed for plotting the color spaces that are used in the analysis of the Earth and other planets.It is shown that estimates made in such spaces are interrelated and that spectral reflections of objects under study should be available in order to compare—in terms of color discrimination- several automatic recorders with different spectral sensitivities.Examples are given to illustrate color spaces having such properties.Circuits of chromaticity filters are also presented.