基于荧光分析的氨基甲酸酯类农药残留检测系统

通过对氨基甲酸酯类农药在紫外光照射下能够产生荧光的机理研究,设计了一种用于检测氨基甲酸酯类农药残留的荧光系统。该系统采用单光源、双光路结构,能够对测量信号和参考信号同时进行处理。采用所设计的筒式光纤探头激发并探测荧光,设计了相应的信号处理电路,实现了计算机管理。利用该系统和稳态光谱仪对西维因进行了对比实验。结果表明:在激发波长为319nm、荧光波长为654nm时,最小检测浓度为5×10-7μg/L。当西维因浓度范围在0.0～120.0μg/L之间时,系统具有较好的线性关系,线性相关系数r=0.9996(信噪比S/N=5)。该系统达到了荧光检测的指标。     

微光CCD摄像器件灵敏阈研究

本文提出了视频信噪比转移函数概念,建立了摄像CCD微光图像灵敏(?)方程.实验证实了理论模型的合理性.根据这个方程用计算机模拟计算了几种条件下微光CCD摄像器件探测曲线.分析这个结果后提出了提高CCD微光图像探测能力的几种途径.     

卡死克农药浓度荧光光纤测量系统的研究

卡死克农药具有很高的杀虫和杀卵活性,可防制玉米、棉花、果树、蔬菜和大豆上的鞘翅目、双翅目和鳞翅目害虫.由于其速效性而被大量使用.但由于这类农药能造成土壤和水资源的污染,故实现对其浓度的监测具有重要意义.根据卡死克农药在紫外光的照射下能发射荧光的机理,研究了一种用于测量卡死克农药浓度的荧光光纤测量系统.该系统采用高压汞灯作为激发光源,结合光纤传感技术和微弱信号检测技术,实现了卡死克农药浓度的准确测量.用所研制的系统对卡死克的标?既芤航胁馐?在0.050～1.000 μg/ml浓度范围内,荧光强度与浓度基本呈线性关系.由于苯甲酰脲类农药的荧光性质相似,因此可以通过改变激发和发射滤光片以及系统配置参数,使用该仪器对其他苯甲酰脲类农药(氟铃脲和杀铃脲等)的浓度进行监测.研制的苯甲酰脲类农药浓度测量荧光光纤测量系统具有灵敏度高、线性范围宽、成本低等特点.本研究为进一步提高国内污染物检测水平和拓展环境监测仪器的实际应用奠定了良好的基础.     

农药荧光全光谱检测与分析系统研究

基于有机物农药的荧光机理,利用光纤传感技术、光栅分光技术和多通道图像传感器(Multi-Channel ImageSensor)技术提出了一种用于有机农药的荧光全光谱检测与分析系统。系统以脉冲氙灯为激发光源,采用光纤进行传输和探测荧光,以自制的小型平场光谱仪对荧光进行色散分光,并设计了相应的高速数据采集电路,实验结果由微机进行分析。利用该系统实现了对西维因农药的荧光光谱的检测和荧光强度与农药浓度的分析。结果表明,以319nm波长紫外光为激发光,一次曝光可获得西维因农药的荧光光谱,光谱带宽为160nm;系统的最小检测浓度为4.0×10-3mg/L,农药浓度在4.0×10-3~100.0×10-3mg/L之间时系统具有较好线性关系,线性相关系数r为0.9986。用该仪器对河水和地下水中痕量西维因进行了测量,回收率接近100%。     

基于荧光技术的啶虫咪农药检测仪的研究

设计了一套基于线阵CCD光电转换原理的荧光检测系统。利用该系统实现了对啶虫咪农药荧光光谱特性的检测。用CCD检测仪取代了常用的光电转换器件——光电倍增管，通过与光栅结合实现了光谱的快速分析。根据噪声和信号在小波变换下表现出的截然不同的性质，提出基于小波变换技术的荧光信号特征提取及消噪方法。结果表明，采用小波去噪能更好地保留荧光光谱峰值处的信息，可以大大提高系统的检测精度。     

电荷耦合器件(CCD)

介绍ＣＣＤ器件的工作原理、性能指标和应用。     

用可编程逻辑器件开发软件设计线阵CCD驱动器

本文简述可编逻辑器件的性能特点，介绍了用可编程逻辑器件设计星载线阵ＣＣＤ相机ＣＣＤ驱动器的方法，减少了驱动器的体积，降低了功耗，实现了驱动器的更新换代。     

CCD在光谱分析系统中的应用研究

本文对利用ＣＣＤ作传感器件进行光谱分析的方法进行了理论和实验研究。通过分析ＣＣＤ的结构特点和光电特性，从理论上证明了利用ＣＣＤ进行光谱分析的可行性，设计了一套适合线阵ＣＣＤ的高速图像采集卡，建立了一套智能化光谱数据采集分析系统。该系统主要由光栅、ＣＣＤ传感器及数据采集卡、计算机等部分组成。我们用高压汞灯作为标准光谱进行定标，得到了一个非常简单的计算光谱的数学公式。实验表明该系统具有较高的测量精度，特别适用于瞬态过程的光谱分析。     

土壤中有机农药荧光检测研究

根据有机物受激发荧光的基本原理,研究了氨基甲酸酯类有机杀虫剂西维因的荧光特性。利用荧光光谱对西维因及其水解物的溶液进行了研究,获得了不同浓度条件下的荧光谱图,考察了荧光强度与浓度的关系。结果表明,西维因及其水解物在一定的土壤环境中受紫外光激发时也能够发出很强的荧光,而且在溶剂中和土壤中的荧光光谱基本相同。它们的荧光光谱波长都位于可见光区的400～750 nm波段之间,波形平滑,分辨率高,适于农药的定性定量分析。实验证明利用荧光光谱法对土壤中的有机农药进行直接或间接的检测分析是可行的。     

基于荧光光谱分析的农药残留检测研究进展

在农业生产中施用农药可提高农产品的产量,然而农药的过量使用也威胁着我国农产品的质量安全,因此对农产品的农药残留进行快速有效的检测成为农业生产大环境下的迫切要求.荧光光谱分析技术具有突出的高灵敏度以及有利的时间标度,对多组分农药残留检测具有良好的分辨能力,与气相色谱法、液相色谱法、气-质联用法等农药残留检测方法相比具备前...     

海水盐度光纤遥测技术研究——测量原理

提出了一种用于海水盐度检测的光学新方法 ,利用光纤光学技术与CCD检测相结合的测量技术 ,并通过测量待测海水与参考蒸馏水的折射率差的方法 ,减小了盐度测量受温度的影响 ,并可实现海水盐度的自动化远距离遥测。建立了测量原理的理论模型。该系统水下的测量探头部分由无源的全光学结构组成 ,具有结构紧凑、精度高、抗电磁干扰、防燃、防爆、可柔性弯曲等诸多优点 ,在海洋勘探 ,环境监测以及军事、进出口贸易中的水尺计重等领域有广泛的应用前景和实用价值     

用于石油罐的光纤传感液位测量系统

许多石油化工企业的油品储存罐仍使用着靠人工读数的浮子式液位测量装置，其工作效率低、误差大，而且无法实现自动化控制和管理。针对这种情况，采用先进的光纤传感技术在人工浮子液位计的基础上研制了一种新型的液位测量系统。该系统利用力平衡原理测量液位，利用光纤传感器探测和传输信号，采用自制的光码盘实现光信号的调节。该系统的现场测试结果表明，系统在测量范围为0～1000mm时，测量误差≤±6mm、相对误差＜2％。现场应用表明，该系统的各项性能指标符合生产要求，并且运行稳定，性能可靠。     

农药荧光寿命测试系统的原理与设计

介绍荧光的产生、荧光寿命的产生机理以及荧光寿命测量的基本原理。设计了一种利用直接记录法(光子计数法)测量农药荧光寿命的测试系统。该系统针对待测样品的特性，选用了相应的脉冲光源、光学元件和半导体探测器等器件，优化了各器件的工作参数，进行了简易而又科学的模块化设计，并对西维因农药的荧光寿命在无激励光干扰情况下进行了实际测试，测得了西维因溶液在500μg／L浓度时的荧光衰减曲线和荧光寿命(0.30～0.40ns)。结果表明，该系统具有结构简易、操作方便的优点，能测量100ps级的荧光寿命，适合于对能发荧光的农药进行荧光寿命的定量测量。     

基于电子倍增电荷耦合器件的哈特曼-夏克波前传感器质心探测误差分析

哈特曼-夏克(Hartmann-Shack,H-S)波前传感器的探测误差是自适应光学系统中的一个主要误差源.本文分析了电子倍增电荷耦合器件(electron multiplying charge-coupled devices,EMCCD)的各种噪声源对H-S波前传感器质心探测误差的影响,推导了基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差的数学表达式,并进行了数值仿真和实验研究.结果表明,基于EMCCD的H-S波前传感器的质心探测误差与增益直接相关,在增益小于P_max/(Q·N_mean)时质心探测误差随着增益的增大而减小,在增益大于P_max/(Q·N_mean)时质心探测误差随着增益的增大而增大,其中P_max是EMCCD的峰值电荷,Q是量子效率,N_mean是平均入射光强. 关键词： 自适应光学 电子倍增电荷耦合器件 波前传感器 质心探测误差     

小波阈值去噪法在农药荧光分析中的应用

在农药荧光分析中，最大峰值波长对应的荧光强度的信息直接关系到检测的精度。该文提出用小波变换法对测得的农药荧光光谱进行消噪处理。鉴于软阈值和硬阈值2种方法均存在一定的缺陷，介绍一种新的阈值处理方法——软硬阈值折衷法，并将使用该方法进行小波去噪后的荧光光谱图与用传统模拟低通滤波器去噪后的光谱图进行了比较。结果表明，经小波去噪后的荧光光谱图更多地保留了原信号的信息，有助于提高系统的检测精度。     

面向地壳形变观测的超高分辨率光纤应变传感系统

高分辨率光纤应变传感系统是地球物理学中地壳微弱形变观测的有力工具.相比于传统的地壳应变观测技术,光纤应变传感器具有测量分辨率高、抗干扰能力强、尺寸小、可复用、易于安装布设等特性,在建立新型地壳形变监测网络中具有很大的应用潜力.本文围绕面向地壳形变观测的纳应变级分辨率光纤应变传感器技术,阐述了应变传感原理与实现超高测量分辨率的机理,并详细介绍了扫频探测、Pound-Drever-Hall解调技术、边带探测、双回路锁定传感、传感器时分复用等技术及相应的传感器系统实现方案,最后,给出了超高分辨率光纤传感器在现场观测的实验结果与分析.     

基于激光诱导叶绿素荧光寿命成像技术的植物荧光特性研究

针对植物荧光遥感探测中信号易受干扰的问题, 提出了一种用于评估植物生长状况及环境监测的荧光寿命成像技术. 采用凹透镜对355 nm波长的激光扩束, 再照射植物激发叶绿素荧光, 由增强型电荷耦合器件接收荧光信号. 采用时间分辨测量法, 连续用相同激光脉冲照射植物以激发相同的荧光信号, 同时不断改变激光脉冲触发探测器启动的延时时间, 从而能够得到完整的离散荧光信号分布图像. 对植物特定位置点产生的离散荧光信号进行拟合, 再运用一种改进型的迭代解卷积法可反演高精度的荧光寿命; 进而反演图像各点的荧光寿命以生成植物的荧光寿命分布图. 该方法所绘制的荧光寿命图比荧光强度图能更准确地反映植物内部的叶绿素含量, 并对活体植物叶绿素荧光寿命的物理特性进行了初步研究, 证明叶绿素荧光寿命与植物生理状态存在一定关联; 并且叶绿素荧光寿命与活体植物所处环境存在着复杂的关系. 未来将与生物物理学家们合作, 继续探寻叶绿素荧光寿命与植物生存环境的关系.