用偏移型光电二极管制造四色鉴别传感器

本文介绍了一种偏移型光电二极管,它的光谱特性随所加电压而变化。利用偏移型光电二极管的特性设计了四色鉴别器。     

基于CDP的宽波段光谱成像仪研究

为满足动态目标实时光谱成像的应用需求,设计了一种基于CDP(crossed dispersion prism)的静态、快照式的光谱成像仪。对其光谱成像原理进行了理论研究,并根据理论研究结果对宽波段CDP光谱成像仪光学系统进行设计。该光谱成像仪由CDP分光系统、成像光学系统和面阵探测器组成,视场角为4°,焦距为110 mm,工作波段为0.6~5.0 μm。设计结果表明,该仪器在0.6~5.0 μm的波段范围内具有较好的光谱成像能力,平均光谱分辨率为20 nm。该技术为实时获取动态目标光谱信息及位置信息提供了一种新方法,同时该技术在对未知高能目标探测、定位以及识别方面具有很大的潜力。     

简易多功能光谱电化学池设计

本文设计的简易光谱电化学池适用于多种现场光谱电化学测定，包括红外内反射光谱、红外外反射光谱、拉曼光谱、紫外－可见光谱等，并且可与石英玻璃光纤束探头耦合构成光纤光谱电化学池。对ＳＯＣｌ２、细胞色素Ｃ和水溶性金属卟啉等体系的现场光谱电化学测定证明：该光谱电化学池具有光谱响应灵敏、结构简单、适应性强等优点。     

近紫外到近红外光谱辐射计及定标方法研究

为实现目标光谱辐射亮度的高精度测量，研制了一种小视场近紫外到近红外光谱辐射计，光谱范围为300 nm~2 000 nm，光谱辐射亮度测量范围为50μW/cm2·nm·sr~1 000μW/cm2·nm·sr。阐述了近紫外到近红外光谱辐射计设计原理及关键部件，使用基于钨带灯的直接定标法实现了光谱辐射计光谱辐射亮度绝对定标，测量了标准积分球光源的光谱辐射亮度，测量值与积分球光源标准值偏差优于0.5%。     

光谱导航技术在果树果实定位中的应用

将光谱技术与导航技术有机结合是光谱分析技术的一个新颖且重要的应用方向。果实表面的反射光谱特征是果实物质的一种固有特征,果实与树叶、树枝的反射光谱在多个波段都有明显差异,根据果实表面反射光谱的不同, 进行导航定位是一项具有实用意义的研究课题。文章提出了一种光谱导航技术,将果实、树叶、树枝的反射光谱作为一个重要的导航参数,利用其差异进行导航。研究结果表明,果树叶光谱在可见-红外区具有明显的“平坦效应”; 果树枝光谱则是在很宽的波长范围内具有平稳的上升趋势; 而果实的反射率具有波动性变化。在850 nm处果实和叶子之间的反射率有较大差别,在这个波段附近设计阈值,则很容易识别果实与树叶。所提出的方法不仅可以快速区分果实、树叶和树枝,还可以有效消除外界环境的干扰。与传统的计算机视觉导航方法相比,光谱导航技术在果树果实定位方面具有一定的特色。     

超光谱成像仪中棱镜的热光谱特性

为了确定超光谱成像仪热控指标和开展热设计,研究了超光谱成像仪中棱镜的热光谱特性。介绍了超光谱成像仪的工作原理以及热光谱特性的含义,分析了棱镜的环境热效应,论述了棱镜热光谱特性研究内容及技术路线,推导了温度变化时棱镜偏转角以及角色散的函数关系,进一步得到光谱中心平移及光谱带宽随温度变化规律。借助有限元分析,比较了K9、熔石英两种材料的棱镜的入射角、顶角、材料色散、光谱中心平移及光谱带宽随温度变化规律,确定了棱镜的热控指标,并设计了热光谱试验。理论分析和试验结果表明由于热变形引起的光谱带宽和光谱分辨率改变可以忽略不计,光谱平移主要由材料折射率温度系数决定;棱镜材料色散(dn/dλ)对温度变化不敏感,因此温度变化对其光谱带宽影响不明显; 本文研究方法合理,结果可信,对确定棱镜的热控指标和优化热设计具有指导意义。     

二维傅里叶变换光谱实验方法简介

二维傅里叶变换光谱是近几十年来发展起来的一种先进光谱技术. 与其他超快光谱方法相比，它具有许多优点，并且为研究各种复杂系统提供了巨大的机会. 然而，二维傅里叶变换光谱的系统搭建、实验测量和理论描述仍面临许多挑战，从而限制了其广泛应用. 近年来，随着超快激光等各种相关技术的发展和革新，二维傅里叶变换光谱方法也逐渐发展成熟，进而大大降低了进行二维傅里叶变换光谱实验的技术壁垒. 对于二维傅里叶变换光谱实验装置的光学设计，目前存在许多不同的方法，每种方法都有其自身的优点和局限性. 但是目前还没有一个简单的教程可以帮助实验工作者选择搭建其第一套二维傅里叶变换光谱实验装置. 因此，本文旨在为计划搭建其第一套二维傅里叶变换光谱实验装置的初学者提供一个简短的介绍.     

基于PC的光电探测器设计平台

提出了一种光电探测器设计平台,它基于VB工具,在PC机基础上整合了光电探测器光谱灵敏度测试系统与滤色片组匹配设计系统,具有对光电池光谱灵敏度、有色玻璃的光谱透过率、滤色片组与光电池构成的光电探测器的光谱灵敏度等参数的测试功能,可对光电探测器滤色片(组)进行设计,提供了光电探测器设计与测试的一体化平台。     

光谱去相关技术在高光谱图像小波压缩中的应用

随着数据量的不断增长,如何有效压缩高光谱图像成为影响其普及应用的一个关键问题。近年来,小波压缩技术已经被证明是高光谱图像压缩方法中很有发展前景的一个,但由于其对高光谱图像特性的利用较为有限而使其性能的进一步提升受到了限制。文章根据高光谱图像的光谱特征,提出了一种基于光谱去相关的高光谱图像小波压缩方法,设计了分块预测方法来同时去除光谱间相关性和空间相关性,并将其应用于小波压缩方法之中。首先,将高光谱图像分为几个具有高谱间相关性的图像块。然后推导出各块中波段的近似成比例的特性,并在各块分别进行基于这一特性和超光谱图像其他特性设计波段预测编码。最后,将预测用的参考波段和预测后获得的偏差数据,通过小波编码技术进行压缩。实验结果表明,所设计的方法与目前先进的超光谱压缩技术相比其性能有显著的提升。与AT-3DSPIHT算法比较,最高PSNR或SNR提升幅度均能达到4.2 dB左右。此外,此方法在低比特率下的优势也十分突出。     

一种可实时化的多光谱图像融合系统

在多光谱摄影和光电成像技术基础上，本文提出了一种可实时化的多光谱图像融合系统。与多光谱摄影相比，不仅可实现多光谱实时化摄像，而且光谱响应进一步向近红外延伸，并引入图像处理技术。实验表明：这种技术对于增加系统的识别能力具有明显的作用，可进一步构成不同用途的新型多光谱图像融合系统。     

污染气体红外光谱特征的快速提取与识别

利用小波变换的多尺度分析对污染气体红外光谱数据进行处理,并使用神经网络对红外光谱数据进行分类识别。实验结果表明：小波变换与神经网络的有机结合,有利于污染气体红外光谱的快速特征提取和识别, 并具有较高的识别率,是一个有效的识别系统。     

A spectroscopic database for water vapor adapted to spectral properties at high temperature, and moderate resolution

The prediction of infrared spectral radiance from high temperature media such as combustion gases requires spectroscopic data for triatomic molecules like water vapor and carbone dioxyde. At temperature above 2000 K, water vapor spectrum is composed of hundreds of thousands lines making practical computations uneasy. We have set up a spectroscopic database for water vapor, based on three existing lines compilations. This database is well suited to computation of remote sensing spectra where hot gases emission is seen through atmospheric paths. The database enables efficient computation of water vapor spectra between 600 and 6600 cm⁻¹ at moderate spectral resolution (5 cm⁻¹). It has been used to compute parameters of a statistical narrow band model which are used in practical applications.     

便携式差分吸收光谱气体监测仪的研究

差分吸收光谱技术(DOAS)是利用气体分子在紫外/可见波段的特征吸收来精确解析其浓度的光学方法,在大气污染成分探测方面具有广泛的应用。将差分吸收光谱法与多次反射池技术相结合,研制出了便携式污染气体在线连续监测仪,阐述了系统的工作原理和设计方法,并通过不同浓度的SO2标准气体对系统进行了测试。结果表明,该仪器可满足污染源、污染泄漏、应急监测的要求。     

煤层自然发火特征气体的光谱定量分析

针对煤层自然发火特征气体种类多、检测限低、现场监测仪器安全要求高等特点,提出采用傅里叶变换红外光谱分析实现气体的在线分析.并结合气体的吸收光谱特征与分析要求,从光谱仪参数选择、样气制备、特征变量提取与分析模型建立方面,介绍了一套行之有效的特征气体光谱分析方法,然后给出了CH4,C2H6,C3H8,iC4H10,nC4H...     

The appearance of polycyclic aromatic hydrocarbons and of other materials in polluted air by quasi-linear fluorescence spectra

Column and thin layer chromatography as well as spectral analysis of quasi-linear fluorescence spectra were used to study polluted city air. Nine compounds were identified, three of which were observed to have a very high cancerogenic activity. Based on the data of the present study and on earlier work, a comparison is made of possibilities for spectral analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons from absorption and quasilinear spectra.     

面阵探测下的污染云团红外光谱仿真

研究污染云团的红外光谱仿真,对于利用仿真光谱进行光谱识别的算法研究十分重要.在单元探测器探测方式下污染云团的红外光谱仿真研究取得了一定成果,并且已经被应用于识别算法的研究工作中.针对基于成像光谱仪的污染云团识别算法研究缺乏实测数据的问题,利用具有高仿真精度的基于物理模型的污染云团扩散模型及其仿真结果网格化的特点,研究相应的云团红外光谱仿真多层模型,提出了面阵探测方式下污染云团红外光谱的仿真方法,生成了同时具有光谱维和空间维信息的数据立方体,为该研究领域提供了新的研究方法.提出的面阵探测方式下的污染云团红外光谱仿真直观地反映了污染云团的扩散,提供了完备且符合实际情况的污染云团红外光谱立方体数据,对于提高和完善红外光谱识别算法具有重要意义.     

High-temperature emission spectroscopy of methane

A high-enthalpy source (HES) has been developed in Rennes either to heat gases up to 2000 K in local thermodynamic equilibrium (LTE) or to generate hypersonic expansions. The HES prototype has been associated with a high-resolution Bruker IFS 120 HR Fourier transform spectrometer to record emission spectra of hot gases, in LTE conditions. A series of emission spectra of methane has been obtained at 1005, 1365, 1485, 1625 and 1820 K in the pentad spectral region located around 3000 cm⁻¹, at Doppler-limited resolution (0.02 cm⁻¹). Spectra have been corrected for the transmission function that strongly affects the infrared radiation emitted by the hot gas. Line-integrated absorption cross sections have been extracted from the corrected spectra using an improved procedure for the calculation of the total partition function Q of methane at high temperature. This calculation included anharmonicity and rovibrational interaction effects, and was based on a multi-resolution fully converged direct partition sum. It has been shown that, as the temperature increases above 1000 K, the commonly used harmonic and rigid rotor double approximation to estimate Q leads to underestimated values.     

差分吸收光谱中光源的光谱结构去除研究

差分吸收光谱技术(differential optical absorption spectroscopy,DOAS)利用气体分子在紫外-可见光谱范围的特征吸收来测量其浓度含量,现已被广泛应用于测量大气环境中痕量污染气体的浓度,如SO2,NO2,O3,HCHO等。测量得到的大气差分吸收谱在测量波段内(300～700nm)由于存有光源(氙灯或者氘灯)光谱结构,会影响大气环境中痕量气体浓度的准确反演;在光谱数据反演时,为了避开光源光谱结构的影响,国内外对其处理通常采用分段方式反演和弥补方式反演并介绍一种新的数据处理方法:采用平移窗口均值平滑方法(moving-window average smoothing method)获得大气光谱的慢变化,然后求取氙灯光谱结构。并将获得光源光谱结构对实际测量光谱进行拟合分析,取得了较好的效果,残差为2.995×10-4,避免了选择波段过窄和对新物质探测不利的缺点。     

类金刚石薄膜的制备、特性及应用

利用射频等离子分裂碳氢气体制备的类金刚石膜,具有硬度高、耐蚀和良好的透红外光等特性.本文研究了类金刚石膜的红外、机械、结构及电学特性,给出该膜应用于红外装置中镀膜元件的光谱性能.并结合文中所用的制备方法,讨论了类金刚石膜在低温低压下的形成机制.     

利用Tikhonov正则化算法进行光谱特征波长的选择及其参数优化

在烷烃类多组分混合气体,尤其轻烷烃类气体傅里叶变换红外光谱定量分析中,其中在红外光谱区域吸收峰严重交叉重叠,不易建立定量分析模型。为此,采用Tikhonov正则化算法对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷等七种轻烷烃类混合气体傅里叶变换红外光谱进行特征波长的选择,以便建立定量分析模型。选择六种各气体浓度组成混合烷烃气体,采用Tikhonov正则化算法,通过对比分析混合气体在中红外全波段、主吸收峰和次吸收峰波段特征波长的选择和TR参数的优化,选择出七种气体成分的傅里叶变换红外光谱的特征波长。利用选择的特征波长和Tikhonov正则化参数对实测甲烷光谱数据进行检验分析,与其他气体成分的交叉灵敏度最大为11.153 7%,最小为1.239 7%,预测均方根误差为0.004 8,有效增强了Tikhonov正则化算法在轻烷烃类混合气体定量分析中的实用性,初步验证了利用Tikhonov正则化进行烷烃类混合气体傅里叶变换红外光谱特征波长选择的可行性。