掺Er磷酸盐玻璃中红外发光特性研究

报道了一种最新型可用于1．5μm光纤通信传输介质的掺Er^3 的磷酸盐玻璃,通过对其吸收谱的测量,可看到在970nm附近有一很强的吸收峰,适合于采用LD激光泵浦。我们在发射波长为970nm的半导体激光器激发下测量了这种材料的发射谱,观察到在红外波段1540nm处在强发射峰。我们从吸收谱出发拟合出了J－O强度参数,进而计算出了Er^3 离子各相关跃迁的理论振子强度、实验振子强度及自发辐射系数,从结果可得出理论和实验是相符的。     

基于叶绿素荧光光谱技术的茶叶藻斑病模型研究

茶叶是我国重要的经济作物,对茶叶病害的及早发现与诊断,有利于农业生产者及时采取有效的防护措施。为了实现对茶叶病害的准确判别,采用叶绿素荧光光谱对茶叶的光谱特性展开研究。实验采集了健康茶叶样本90片,藻斑病轻度病害叶片90片,藻斑病重度病害叶片90片,并根据Kennard-Stone算法将样本数按3∶1划分训练集和预测集样本数,其中校正集为200个、验证集为70个。采用叶绿素荧光光谱采集系统对茶叶藻斑病、正常叶片进行光谱采集,其中采集参数设置为：积分时间20 ms,激光功率40 mW。分别分析了患病叶片和正常叶片的光谱响应特性,总体上看,三种叶片光谱主要存在吸收强度差异,光谱走势基本一致。在685和740 nm附近存在叶绿素的荧光峰,其差异主要表现在正常叶片光谱较另外两种叶片光谱吸收强度较高,而重度病害强度最低。然后使用多项式平滑（Savitzky-Golay）对原始光谱进行平滑和降噪处理,建立了偏最小二乘判别模型（PLS-DA）,在PLS-DA建模集模型中,误判样品数为3个,误判率为3%;PLS-DA预测集模型中,误判样品个数为5个,误判率为7.1%。然后建立4种不同核函数的支持向量机模型进行比较得到,由RBF作为核函数,经主成分分析法(PCA)降维后的变量建立的SVM模型误判率最低,准确率达到95.72%,最后采用PCA结合线性判别分析方法（LDA）建立的模型效果最好,准确率达到98.9%。其中最优主成分数的选取由留一验证法取得,选用前10个主成分进行建模时,交叉验证准确率最高,达98%。通过模型对比得到PLS-DA建模集和预测集精度都达到90%以上,以四种核函数建立的支持向量机模型中,径向基核函数模型效果较优,达到95.72%。经主成分分析后建立的LDA效果最好,识别率为98.9%。该研究采用叶绿素荧光光谱结合化学计量学对茶叶病害进行识别,为茶叶病害的快速、准确预测提供一种新方法。     

基于可见/近红外光谱的乙烯利催熟西瓜与正常成熟西瓜分类试验研究

针对国内常有瓜农采摘远离成熟期的西瓜,采用高浓度乙烯利处理,诱导其快速成熟的现象,对未经乙烯利处理和经乙烯利处理的西瓜进行了可见/近红外漫透射光谱的分类试验研究,在判别分析中,提出一种简单的透过率之比判别分析法,对未经乙烯利处理样品的误判率为32.5%,经乙烯利处理样品的误判率为20%;采用马氏距离判别分析和偏最小二乘法判别分析都可以取得理想的判别结果,一阶微分光谱经Norris微分滤波处理后, 利用马氏距离判别,判别结果为未经乙烯利处理样品校正集误判率1.67%,经乙烯利处理样品校正集、预测集均没有出现误判的情况;二阶微分光谱利用偏最小二乘法判别,没有误判情况发生。在使用这两种判别方法进行判别分析时,光谱预处理方法影响判别效果,应根据采用的判别方法决定所需采用的光谱预处理方法。     

中药掺伪的二维相关红外光谱法分析

旨在建立基于二维相关红外光谱(2D IR spectra)的分析技术,以进行中药中是否掺杂化学药物的判别。以减肥药盐酸芬氟拉明(fenfluramine hydrochloride, FH)、盐酸西布曲明(sibutramine hydrochloride, SH)为待检化合物,确定二者同步相关谱中的特征相关峰。首先通过比较掺杂中药与盐酸芬氟拉明的同步谱中特征相关峰的相似性,初步对掺杂化合物盐酸芬氟拉明进行判定,而后利用掺杂中药异步谱能确认相关峰来源的特性,进一步确证盐酸芬氟拉明的存在;此外,根据掺杂中药同步谱中未出现与盐酸西布曲明同步谱相似的特征相关峰,可以直接判别其中未掺杂盐酸西布曲明。实验所建立的方法无需样品分离,速度快,成本低,为快速简便地进行复杂体系中是否存在化学药物的判别提供了一种新的可能的方法。     

小波包熵和Fisher判别在近红外光谱法鉴别中药大黄真伪中的应用

利用傅里叶变换近红外光谱仪采集了中药大黄的近红外漫反射光谱,提取光谱的主成分和小波包熵等特征信息,再以特征信息为依据,利用Fisher分类器对中药大黄的真伪进行了鉴别。通过比较得出：采用小波包熵特征信息建模和预测误判率比采用主成分低。用小波包熵进行特征提取和Fisher分类器相结合对中药大黄真伪进行鉴别,其建模集交叉验证的误判率为6.52%,预测集的误判率是2.04%,为中药大黄的近红外快速真伪鉴别提供了参考。     

利用Ce∶KNSBN光折变晶体提高光学图像相关模式识别鉴别率

给出了在相干匹配滤波系统中利用Ce∶KNSBN光折变晶体非线性特性实现图像边缘增强光学相关模式识别的理论分析和实验结果。实验中自相关峰半最大值宽度降低了 75 % ,自相关峰与互相关峰的强度比增强了近一倍 ,自相关峰的边瓣强度和互相关峰的强度得到抑制 ,系统的信噪比和相关鉴别率得到显著提高     

利用Ce:KNSBN光折变晶体提高光学图像相关模式识别鉴别率

给出了在相干匹配滤波系统中利用Ce:KNSBN光折变晶体非线性特性实现图像边缘增强光学相关模式识别的理论分析和实验结果。实验中自相关峰半最大值宽度降低了75％，自相关峰与互相关峰的强度比增强了近一倍，自相关峰的边瓣强度和互相关峰的强度得到抑制，系统的信噪比和相关鉴别率得到显著提高。     

三七及其伪品二维相关红外光谱法的鉴别研究

采用红外光谱法和二维相关红外光谱技术,对三七及其伪品姜黄、白术进行了快速无损的鉴别研究。结果表明:在红外谱图上,三七及其伪品姜黄、白术均有黄酮、芳香类和糖苷类成分的特征吸收峰,但存在一定的差异。在二维红外谱图上,根据三者的自动峰的位置、数量和峰的相对强度的差异,可快速将三者鉴别出来。因此,常规红外光谱法和二维相关红外光谱技术相结合可实现三七的真伪鉴别。     

基于拉曼光谱-模式识别方法对奶粉进行真伪鉴别和掺伪分析

奶粉的真伪和掺伪近年来受到广泛的关注,研究一种操作便捷,能准确、快速、全面鉴定奶粉品牌并实现奶粉掺假鉴别的新方法对于奶粉的质量控制具有重要的意义。为实现奶粉的真伪鉴别,采集三种品牌奶粉贝因美、飞鹤和雀巢的拉曼光谱,并利用拉曼谱图特征峰结合最近邻算法(nearest neighbor,NN)的模型对三种品牌奶粉进行识别,在10次交叉验证的基础上,平均识别率为99.56%。为实现奶粉的掺伪分析,将飞鹤奶粉与雀巢奶粉按不同质量比(0∶1,1∶3,1∶1,3∶1,1∶0)混合成五种掺伪奶粉,提取掺伪奶粉中的脂肪,采集脂肪样本的拉曼光谱,分别使用拉曼谱图特征峰结最近邻算法的模型和核主成分分析(kernel principal components analysis,KPCA)结合最近邻算法的模型对五种脂肪样本进行识别,10次交叉验证下的平均识别率分别为93.33%和98.89%,平均运算时间分别为0.085和0.104 s。实验证明：特征峰结合NN的算法可以快速实现对奶粉真伪的判别,但此算法不能很好的区分掺伪奶粉;拉曼光谱-KPCA-NN模型可以为奶粉的掺伪检测提供一种简便、准确、快速的方法。     

二元碱金属硅酸盐玻璃团簇结构的拉曼散射活性及其阳离子效应

提出一种拉曼光谱校正方法.通过计算二元碱会属硅酸盐团簇基元的拉曼光谱,对实验光谱高频区的非桥氧(Onb)对称伸缩振动的强度进行了校正,从而建立谱峰强度和团簇实际浓度的直观相关关系,同时,分析研究了二元碱金属硅酸盐玻璃阳离子对谱峰强度的影响.校正后的拉曼光谱可以真实地显示同化学成分的二元碱金属硅酸盐玻璃表观实验拉曼谱峰强...     

溴甲烷的等离子体发射光谱测量

利用脉冲射频空心阴极等离子体源激发含溴甲烷的工作气体产生等离子体,采用HR4000型高分辨力光谱仪测量了等离子体的发射光谱。通过光谱比较,在等离子体发射光谱图中得到了位于635.07,700.52 nm的溴原子的特征峰,并实验研究了工作气压和溴甲烷密度对溴原子特征峰强度的影响。实验结果表明：在相同的溴甲烷密度下,溴原子的特征峰强度随气压的升高而降低;在相同的气压条件下,溴原子的特征峰强度随溴甲烷密度的升高而升高;溴甲烷密度测量的精度高于1 g/m3。     

二维相关红外光谱技术快速鉴别三七及其伪品

采用红外光谱法并结合二维相关红外光谱技术,对三七及其伪品姜黄、白术进行了快速无损的鉴别研究。在一维红外谱图上,三七及其伪品姜黄、白术中的黄酮成分、芳香成分和糖苷类成分的特征吸收峰均存在一定的差异。在1200~700cm~(-1)波数范围内,三七、姜黄均出现淀粉的特征峰,而白术没有显示淀粉的特征峰,根据各药材的红外光谱中淀粉的特征峰的相对强度,可判断三七中淀粉的相对含量要高于姜黄,而白术药材中不含淀粉。在二维红外谱图上,根据三者的自动峰的位置、数量和峰的相对强度的差异,可快速将三者鉴别出来。因此,常规红外光谱法和二维相关红外光谱技术相结合可实现三七的真伪鉴别。     

一种提高光学相关模式识别准确性的后处理方法

将基于绝对差算法的最小距离离度量方法用于光学相关器产生的相关结果灰度图像的相假性度量,并以此为依据给出待识别图像与参考图像之间的相似性结论,避免了传统的以相关联峰取阈为判决依据引起误判现象,提高了判决准确率,甚至可以对由灰度图像直接做光学相关得到的低质量相关结果给出准确判断,从而避免了对灰度图像做二值化及编码处理等烦琐的预处理工作,采用非相干相关器为光学实现硬件并给出了实验结果。     

苯甲酸及其一氯代衍生物与邻菲罗啉或联吡啶的稀土铕三元配合物的荧光性质

本文报道合成了八种苯甲酸及其一氯代衍生物与邻菲罗啉或联吡啶的稀土铕三元配合物并测得了荧光光谱。通过改变第一和第二配体,研究了配合物发光峰强度、位置和分裂间隔等的变化情况,依据荧光发射峰的分裂推断出Eu~(3 )离子所处的局域环境对称性大致都是C_1,C_2或C_s。虽然配合物的局域对称性大致相同,但由于配体场作用和能级匹配等原因,发光峰位置和强度是不同的;讨论了第一配体分子结构的变化对荧光性能的影响,认为分子自身结构的对称性可能对提高配合物发光性能有较大影响;实验还观察到第二配体也参与配位且对发光性能影响较大。同时看到发光峰的分裂间隔大小变化和发光峰的相对强度的变化是一致的。     

乳菇和红菇的红外光谱及其二维相关红外光谱的分析与鉴别

采用傅里叶变换红外光谱原始谱、二阶导数光谱以及二维相关谱的三级鉴定方法,对红菇属和乳菇属六种蘑菇进行了鉴别分析。六种样品的原始光谱吸收峰非常相似,主要为蛋白质和碳水化合物的吸收组成,但在各样品吸收峰强度、峰形和峰位上仍有微小差异。对其进行二阶导数分析,在二阶导数谱中,1 800～1 400和1 200～800 cm-1范围内的吸收峰强度、位置、峰形状显示出明显差异。二维相关红外光谱提高了光谱的分辨率;对六种蘑菇样品进行二维相关红外光谱分析,发现在1 690～1 420 cm-1范围内,三种乳菇出现了3个明显的自动峰,另外三种红菇出现了4个自动峰,而且自动峰和交叉峰位置、强度均不同;在1 110～920 cm-1二维光谱范围内,六种蘑菇的自动峰和交叉峰的数量、位置和强度也都不同;说明不同样品中蛋白质和糖类化合物的显著不同。结果表明：应用红外光谱、二阶导数谱和二维相关红外光谱三级鉴定的技术可以快速有效地分析和鉴别辣乳菇、绒白乳菇、香乳菇、稀褶红菇、变绿红菇和近似酒红菇。该多级鉴定的方法对于分类鉴别蘑菇是一种快速、准确、有效的方法。     

酥梨货架期的高光谱成像无损检测模型研究

水果新鲜度是反映水果是否新鲜、饱满的重要品质指标,为了探讨水果不同货架期的预测和判别方法,以酥梨为研究对象,利用高光谱成像技术,结合偏最小二乘判别法（PLS-DA）和偏最小二乘支持向量机（LS-SVM）算法对酥梨货架期进行判别。由光源、成像光谱仪、电控位移平台和计算机等构成的高光谱成像装置采集样品光谱,装置光源采用额定功率为200 W四个溴钨灯泡成梯形结构设计,光谱范围为1 000～2 500 nm,分别率为10 nm。选取优质酥梨30个,货架期设置为1, 5和10 d,对30个样品完成3次光谱图像的采集,并矫正原始图像。实验结果表明：基于图像的酥梨货架期定性分析时,对不同货架期样品的原始图像进行PCA压缩,得到三种不同货架期的权重系数数据,PC1图像提取特征波长点为1 280,1 390,1 800,1 880和2 300 nm,以特征图像的平均灰度值作为自变量且以货架期作为因变量建立定性判别模型,建模集68个,预测集22个。最小二乘支持向量机以RBF为核函数时,预测集中样品的误判个数为1,误判率为4.5%。而当采用lin核函数时,样品的误判个数为0,误判率为0。PLS-DA定性分析时RMSEC为1.24,R_c为0.93。RMSEP为1,R_p为0.96,预测集误判率为0。特征图像对酥梨货架期判别LS-SVM中的lin核函数所建立的模型结果较好,优于RBF核函数的建模效果,也优于PLS-DA判别模型。ENVI软件提取实验样品光谱后建立LS-SVM和PLS-DA判别模型,LS-SVM利用RBF和lin核函数误判率分别为4.5%和0。与RBF核函数相比,lin核函数所建立的模型预测酥梨货架期的效果更好。PLS-DA方法主成分因子数为12,RMSEC和RMSEP分别为0.48和0.78,R_c和R_p分别为0.99和0.97,建模集与预测集的误判率均为零。LS-SVM中的lin核函数所建立的模型结果较好,依然优于PLS所建立的检测模型。酥梨的光谱信息结合LS-SVM可以实现对酥梨货架期的检测和判别。基于图像建立酥梨的货架期预测模型与光谱相比,都实现了酥梨货架期的判别,而特征图像法,选择区域较少流失部分信息,计算量小,建模结果相对略差。酥梨货架期的高光谱成像检测模型研究为消费者正确评价水果新鲜度提供了理论指导, 也为后期果水果货架期检测仪器的开发提供了技术支持。     

相同参考光非相关多重近配空间滤波器的研究

本文分析和验证了在制备匹配空间滤波器过程中采用两个权因子偏置曝光量E_B和特征频带f~*(n)控制其输出的自相关峰值强度和相对判别能力的方法.进而将其推广到制备相同参考光非相关叠加多重匹配空间滤波器的过程中,给出了总曝光时间最佳范围的估算式及总曝光时间对于自相关强度的实验曲线;在不同的f~*(n)条件下自相关强度和相对判别能力分别关于重叠个数N的实验曲线.     

基于密度泛函理论对冰毒分子不同构象拉曼光谱的研究

冰毒作为一种新型毒品,近年来泛滥速度不断加快,社会危害日益突出,对相关监管部门带来了严峻的挑战,如何能够提供一种无损、快速、实时与准确的冰毒检测方法具有重要的实际意义和应用价值。拉曼光谱是一种较为符合上述要求的新颖方法,但由于冰毒分子构象上的不同会导致其拉曼光谱存在差异,进而对冰毒现场实时的检测造成影响,甚至产生误判,并对毒品拉曼数据库的建立带来非常大的困难。因此,根据密度泛函理论,采用Becke-3-Lee-Yang-Parr (B3LYP)杂化泛函方法在6-31G基组下分别以冰毒分子?1,?2和?3三个二面角为变量,在0°~360°范围内,以10°为步长做了势能面扫描,取能量的极小值点从而获得12个不同的冰毒分子稳定构象,在此基础上,采用B3LYP方法6-31G++(d,p)基组选取其中4种能量较低的构象做进一步优化以及振动频率的计算,并将最终得到的计算拉曼光谱与实验光谱进行比较,结果表明:构象上的差异使计算得到的冰毒拉曼光谱中746, 837和1 356 cm^-1处的特征峰位置产生了不同程度的偏移,而632, 1 003, 1 180和1 312 cm^-1处的特征峰则基本不受构象影响,因此,在对可疑样品进行识别时上述不受构象影响的特征峰可以作为冰毒主要的特征峰来进行快速匹配,而这种通过关键特征峰进行匹配的方法相比于传统的相关系数匹配算法显然更为快捷;同时在选取的4种能量较低的构象中,由构象Ⅸ计算得到的结果与实验值最为吻合,于是在文中采用该结果并结合各振动频率的势能分布以及相关文献对冰毒实验拉曼特征峰进行了详细的归属。其中, 1 003 cm^-1为冰毒拉曼最强特征峰,归属为苯环的环呼吸振动;837 cm^-1处特征峰归属为NH摇摆振动;此外, 1 180 cm^-1处的特征峰归属为C-N伸缩振动;1 312 cm^-1处则归属为CH2摇摆振动。上述这些研究结果将为今后的毒品检测、毒品拉曼数据库的建立以及药物分子拉曼光谱理论计算研究提供有益的参考。     

近红外光谱的主成分分析-马氏距离聚类判别用于卷烟的真伪鉴别

为了快速准确的鉴别卷烟真伪,以A牌和假冒A牌卷烟为实验材料,采用近红外光谱法结合主成分分析-马氏距离判别分析方法建立了鉴别模型.首先对经过预处理的光谱数据进行主成分分析,分析结果表明,前4个主成分的累积贡献率已达98.46%,说明这4个变量能够代表原始光谱的主要信息.从120个样品中随机抽取100个用于建立4个主成分变量的定性判别模型,模型的相关系数达到了0.95,对20个未知样品的预测结果准确率为100%.说明近红外光谱结合模式识别方法进行卷烟真伪定性鉴别在技术上是可行的,可以作为卷烟真伪鉴别的一种辅助手段.     

傅里叶变换红外光谱法对印泥人工老化过程的研究

印文的形成时间检验一直以来是文件物证检验中的难点问题,能够为判定合同文书的真伪性提供重要参考依据。本研究利用傅里叶变换红外光谱法,对不同人工老化时间的印泥进行了检验,发现随着人工老化时间的增加,特定红外吸收峰的强度比会发生明显变化;根据其所对应的分子振动基团不同,分别符合逐渐升高或下降的特定规律。这一实验结果表明,红外光谱是分析印泥成分随人工老化时间推移而产生变化规律的一种有效手段。这一研究能够为印文的形成时间检验提供理论依据,在文件物证检验中具有广阔的应用前景。