空间外差光谱仪光谱降噪方法研究

空间外差光谱仪是一种新式的超高分辨率光谱仪，可用于大气监测、卫星遥感等领域。为了减少空间外差光谱信号中的噪声，提出基于提升小波变换结合中值滤波方法来实现信号的降噪。改进的提升小波变换融合了一种双因子的阈值函数、分层阈值选取。与小波变换的软、硬阈值对比发现，它能提取空间外差光谱，减小峰宽和保留重要的细节特征，降噪效果优于小波变换的软、硬阈值法。最后用信噪比和均方误差两项定量指标来衡量算法的效果。实验结果表明:该算法比软阈值法在处理氙灯和积分球时信噪比提高了24.6%和31%，均方误差减少了43.2%和51.5%；与硬阈值法相比信噪比提高了21.5%和30.6%，均方误差减少了40.2%和51.2%。因此，算法在空间外差光谱降噪方面具有可行性。     

红外超光谱干涉光谱仪探测器高阶非线性响应研究

针对红外超光谱干涉光谱仪的技术特点,分析其探测器非线性响应的形成机理,仿真含有高阶非线性误差的干涉数据,并研究二、三阶非线性响应对光谱的影响;提出一种迭代方法,即通过交叉迭代使光谱带外畸变最小,从而确定校正系数进而校正非线性响应;通过获取不同温度黑体观测的干涉数据,用交叉迭代法校正实测数据并复原光谱,将未吸收波数光谱响应与黑体辐亮度进行拟合。结果表明:二阶非线性响应主要影响带外数据,三阶非线性响应主要影响带内数据,仅校正二阶非线性响应时,光谱带内数据仍会有残留误差;交叉迭代法可以校正探测器的非线性响应,且三阶非线性校正的精度比二阶的提高了约7.26%;校正后的拟合优度比校正前的提高了约0.4%,校正后的干涉数据更准确。     

基于峰值信噪比和小波方向特性的图像奇异值去噪技术

提出一种利用小波变换子图像不同的方向特性和峰值信噪比进行奇异值分解的图像去噪算法。由于图像经过小波变换后,低频子图像集中了原图像的大部分能量噪声,故仅作简单维纳滤波;而噪声则主要集中在小波域中的三个不同方向的高频子图中,且系数较小,因此可以利用奇异值分解进行去噪处理,即用较大的奇异值和对应的特征向量重构出去噪图像,然而由于奇异值分解固有的行列方向性,对于高频对角线子图重构出的图像去噪效果不理想,故采取旋转至行列方向后再进行常用的奇异值滤波;最后将去噪后的低频和高频子图进行小波反变换重构出最终的去噪图像,其中重构所需的奇异值个数由图像的峰值信噪比确定。 实验结果表明,该方法在有效去噪的同时较好的保留了原有的高频细节信息。     

2-甲基噻吩光异构化成3-甲基噻吩的理论研究

用CASSCF方法以6-31G基组研究了2-甲基噻吩光异构化为3-甲基噻吩的光化学反应和基态(S₀)及三重激发态(T₁)的相关势能面.反应主要发生在三重态(T₁)上,其间经历了两个双自由基,1个三元环中间体及4个过渡态.沿着反应路径找到了2个T₁/S₀势能面交叉点,其结构都类似于双自由基.在第二个T₁/S₀势能面交叉点附近由T₁向S₀的系间窜越(ISC)最为有利.     

苯快速反应点火特性的光谱研究

利用由单色谱仪、压力传感器以及示波器组成的测试系统, 测定了高温激波管中苯快速反应的几个重要产物：H,C₂和CH的点火延迟时间和出现的顺序。提出了一种在入射激波条件下确定含能材料冲击点火延迟时间的新方法,并介绍了苯在快速反应中碳生成的微观反应机理。 研究表明: 无论马赫数如何改变,H原子总是最先出现,说明苯在快速反应过程中,首先断裂的C—H键,而不是C—C键。利用较早出现的反应中间产物H原子来测定苯的点火延迟时间更为准确。利用单色谱仪技术能较好地研究苯的快速反应点火特性,新方法与国内外常用的全色光技术相比可明显减少实验量。     

纤维素拉曼光谱的单体仿真方法研究

纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是世界上最丰富、最便宜、最容易获得的天然聚合物。纤维素作为最古老最丰富的天然高分子在研究中备受关注,纤维素的可控性取决于其分子量、大小和结构,而拉曼光谱具有“指纹特性”,可以对不同的纤维素纤维进行鉴别,也能对历史老化的纺织纤维材料进行鉴别。然而纤维素作为大分子多糖对其做理论仿真较为困难,该研究提出采用基本单元模拟大分子光谱这一方案,使用纤维素单体仿真拉曼光谱来分析纤维素大分子的光谱性质。使用Gaussian 16软件基于密度泛函理论,在B3LYP/6-31g(d, p)的基组条件下,计算了不同外电场(-0.01～0.03 a.u.)下的纤维素单体的拉曼光谱,以及纤维素双链节的拉曼光谱。研究表明,在无外电场作用下,纤维素单体的拉曼光谱主要在449、 597、 842、 1 127、 1 361、 1 395和3 005 cm^-1处有特征峰,对其做振动分析,结果表明这些拉曼峰分别是由环(C6—C4—O20)伸缩振动、 C—C—H扭曲振动、环(C4—O20—C2)伸缩振动、糖苷键(C2—O1—C8)的伸缩振动、 CH₂     

小型轻便式流速仪检定系统设计

为满足FP系列流速仪的计量检定需求,提出了一种小型便携式流速仪检定系统的设计方案。根据匀速运动时间等约束条件确定了环形水槽的几何参数。采用FPGA和上位机作为数据处理和控制核心,实现了对伺服电机转速的精确控制。设计了光电编码器和无线摄像机与上位机之间的通信方式,实现了检定装置标准流速值和被检仪器示值的数据读取。对测试数据的处理方法和测控软件的结构框架进行了分析。同时,对实验装置的测量误差进行了分析。结果表明,标准流速值的扩展不确定度为1.28×10-3m/s,检定装置符合量值传递要求,可作为FP系列流速仪计量检定的标准装置。     

利用挥发物红外光谱鉴别牛肉变质状态

牛肉在运输过程中极易受到微生物的感染而变质,对牛肉变质的监测十分重要。我们利用长光程FTIR光谱检测牛肉变质时产生的挥发性物质。证明了牛肉在变质过程中产生的主要挥发性物质是氨气和二氧化碳。并定量分析牛肉变质产生的氨气和二氧化碳的变化规律,以判断牛肉的状态。采用主成分分析法(PCA)实现对挥发性物质的红外光谱分类,进而可以准确的区分新鲜和变质的牛肉。我们采用化学计量学方法软独立建模聚类分析法(SIMCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)对特征波段内的光谱进行分类,两种方法具有很好的判断率。结果表明长光程FTIR结合化学计量学方法能够区分新鲜和变质的牛肉。     

铝粉点火微观机理的光谱研究

 铝粉是一种含能高的材料，它被广泛地添加到含能材料中。利用3台单色谱仪和OMA谱仪等多种谱仪技术，研究了铝粉在几种不同环境下的快速反应微观特性。研究表明：铝粉冲击波点火的临界条件和铝粉的物理状态相关。微米铝粉点火的临界温度为2 100 K，它接近Al₂O₃的熔化温度。它表明，在空气中容易氧化的微米铝粉点火，必须使铝粉表面的氧化层熔化。在气相反应中，微米铝粉和氧的反应是主要的；和水的反应是次要的。减小微米铝粉的颗粒尺寸，可以明显提高快速反应温度。 含铝复合燃料中的液体燃料反应后的铝粉才能参与反应；铝粉添加至气相反应介质后将明显提高反应温度。     

Abnormal elemental redistribution in oxyfluoride glasses induced by high repetition rate femtosecond laser

We report on the elemental redistribution behavior in oxyfluoride glasses with a high repetition rate nearinfrared femtosecond laser. Elemental analysis by an electro-probe microanalyzer demonstrates that the redistributions of Ca~(2+) and Yb~(3+) ions change dramatically with pulse energy, which are quite different compared with previous reported results. Confocal fluorescence spectra of Yb~(3+) ions demonstrate that the luminescence intensity changes obviously with the elemental redistribution. The mechanism of the observed phenomenon is discussed.This observation may have potential applications in the fabrication of micro-optical devices.