基于SPR光谱分析的液体折射率测量研究

文章从电磁场理论和射线理论的角度,详细讨论了光纤表面等离子体波传感器工作原理,分析了表面等离子体共振(SPR)光谱共振波长与液体介质折射率之间的对应关系。采用相关光谱检测技术,获得八种不同类型分析醇所对应的SPR光谱曲线族,其共振波长随液体折射率的增大而逐渐向长波长方向偏移。通过对乙醇与乙二醇混合液体所对应的共振光谱分析,实现对两者配比浓度的测定。整个传感系统结构简单,测量光路部分实现全光纤化,不仅能够对目标测量介质的实时、快速、精确测量,还可用于特殊测量场合,实现远程遥测功能。     

基于SPR原理的葡萄糖浓度折射率特性矩阵测量

设计了一种简洁的角度扫描棱镜SPR传感系统,反射式平行光路设计简化了系统结构。其主要包括光源及光强感知、平行光路结构、电机与温度控制模块构成。通过单电机扫描入射角与温度控制,实现了对葡萄糖的折射率浓度特性有效测量。理论分析存在交叉灵敏度矩阵可同时度量温度及葡萄糖质量浓度共振角度的变化规律,且实验得其灵敏矩阵。为区分温度和质量浓度对共振角度的影响以及校正SPR温度漂移提供参考。     

亚成像系统中的实时图像分析提取方法

利用简单、实时的算法有效实现了亚成像系统中的目标图像分离、标记提取与定位。采用了顺序形态变换的方法,以组合可调滤波器组的形式有效的解决了亚成像图像的低分辨率离散问题,并提出了新的快速标记运算过程。采用一次扫描分析方法取得标记链表,以指针追踪方式合并图像的标记范围,为最终识别图像目标提供了一个有效的聚类结果,此方法对不同目标图像数据取得了很好的实时分析效果     

基于HDR图像处理的数码相机成像式亮度测量方法

提出了一种基于高动态范围图像处理的成像式亮度测量方法。该方法首先利用一组由低动态范围时间曝光序列图像合成的HDR图像,经色彩空间变换得到色刺激值,然后利用数码相机特性曲线标定系数计算亮度值。通过对室外场景的实测实验,证明了算法的优越性。     

基于SPR的类铬型金属膜厚在线纳米测量研究

当具有足够大发散角的柱面光照射在匀厚金属薄膜表面时,由表面等离子体振荡产生的光反射率角分布是膜厚的函数,用CCD接收反射光分布信息并经过计算机分析处理,可实时、在线测量10nm内的铬、钛等金属膜厚,这类金属的复介电常数的实部相对虚部是较小的负数,故具有强反射锐峰及较平坦的吸收峰,该两峰点可作为膜厚测量依据的特征标记点,并通过建库进行曲线匹配而获得膜厚数值。实验结果表明,该方法的平均测量误差可低于0.4nm。     

一种基于相位测量的角漂移自适应结构表面等离子体共振气体折射率测量系统

提出了一种可抑制角漂移的表面等离子体传感器结构,并结合相位测量设计了相应的气体折射率测量系统。分析表明激光入射角、金膜厚度以及反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间的固有非线性是影响相位响应度与折射率测量精度的主要因素。计算表明所提出的自适应结构将角漂移引起的误差降低了一个数量级并很大程度提高了测量灵敏度。同时分析设计了金膜厚度参数,并评估了反射光p、s分量的相位差与气体折射率之间固有非线性带来的误差。应用于空气折射率的测量比对实验显示其测量精度达到了10-6量级。     

基于图像透光率的粉尘浓度测量算法研究

为了实时在线监测颗粒物料在装卸和运输过程中所产生粉尘的浓度,提高粉尘浓度测量结果的精确性与可靠性,提出了一种基于图像透光率特征值计算的粉尘浓度测量算法。通过搭建粉尘浓度视觉测量实验平台,采集粉尘图像,再提取粉尘图像的透光率特征,以暗通道理论为基础,结合图像饱和度与亮度信息对粉尘图像透光率值进行计算,并采用多项式拟合的方式建立了粉尘浓度与图像透光率之间的映射关系,实现了粉尘浓度的高效率、高精度测量。研究结果表明：该算法不仅能有效地测量出粉尘浓度,且平均相对误差仅为7.77%,精确度得到有效提高,测量范围更大。     

大尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法

为提高大尺寸工件机器视觉测量精度,提出一种基于坐标变换的图像拼接方法,并给出该坐标变换方法的解算模型及求解方法,分析了局部测量误差、重叠区域公共点个数等对坐标变换精度的影响,得到了最佳拼接条件,并通过实验对其进行了验证。实验结果表明,该方法简单易行、结果可靠,对存在平移、旋转以及尺度缩放的图像都具有良好的效果,能有效地解决采用机器视觉进行大尺寸工件精确测量时的坐标归一化问题。     

飞行目标姿态测量中的图像处理方法

基于一种利用光测图像获取目标空中飞行姿态的方法,对高速电视获取的目标图像进行预处理的问题进行了研究,检验了姿态获取方法的可行性.人工模拟目标的试验结果证明了该图像处理方法的高准确度、有效性和易实现自动化等特点,为姿态获取方法的实际应用提供了依据.     

人眼光焦度客观式测量的图像采集处理研究

描述了人眼光焦度的测量原理。设计了一套光焦度测量采集处理系统。该系统是以一束红外脉冲光射入眼底 ,由CCD接受反射的眼底图像 ,将CCD图像进行数字化处理并存入SRAM。CPU采用重心法计算图像环中心坐标 ,以扫描法计算图像环的长、短轴 ,最后计算出人眼的光焦度值。研究结果表明 ,光焦度测量采集处理系统工作可靠、实用 ,能准确地测量人眼光焦度值     

聚合物波导型表面等离子体共振传感器的特性研究

基于表面等离子体共振理论,将SU-8作为波导芯层材料,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为下包层材料,设计了一款聚合物波导型SPR传感器。理论计算了波导芯层折射率、被测物折射率、不同金属薄膜及其厚度等因素对表面等离子体共振曲线的影响。分析结果表明,在可测试范围内,被测物折射率越大,灵敏度越高;波导芯层折射率减小,共振峰向长波方向移动,被测物检测范围整体向折射率小的方向偏移,波导芯层折射率增大则相反。     

基于全相位滤波技术的光纤表面等离子体共振传感解调算法

基于生物样品检测对折射率传感的迫切需求,构建一种全光纤表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)系统,并针对其设计了基于全相位滤波技术的SPR特征波长传感解调算法.基于系统仿真,理论计算了光纤SPR传感器的折射率传感灵敏度.采用全相位滤波技术提取光纤SPR传感器透射光谱的特征波长,理论推导了全相位滤波器的解析表达式.实验结果表明,使用本算法的光纤SPR传感器折射率传感灵敏度为1640.4 nm/RIU,折射率检测的分辨率是7.36×10~(-4)RIU,与传统方法相比,有效提高了系统的检测精度和抗光源扰动性能,降低了实验成本.     

Surface plasmon resonance device with imaging processing detector for refractive index measurements

This work presents a new surface plasmon resonance (SPR) instrument based on Kretschmann configuration. This device acquires and processes the reflected SPR image of the sample by using a webcam together with an image processing algorithm that transforms the RGB image in numeric values and correlates the integrated intensity with the refractive index of the solution. Experimental signals were compared with theoretical values and it was found an excellent agreement. In addition, the applicability of the instrument was tested by measuring the refractive index of solutions in a continuous flow mode. Excellent stability and sensitivity of the signal were found in the presence of small changes of the refractive index.     

Anomalous aggregation growth of palladium nanosphere with SPR band in visible range

The morphology and properties of nanostructures are significantly influenced by the chemical coordination during their growth procedure. Using small molecule N-vinyl pyrolidone as stabilizer, this paper introduces a new strategy for synthesis of palladium nanospheres, which has a novel surface plasmon resonance band in the visible range. An aggregation growth mode was observed in the growth process. More specifically, the growth rate increases with increasing concentration of stabilizer. The absorption in visible region suggests new optical applications for these Pd nanospheres, such as photocatalysis, photothermal heating and surface enhanced Raman scattering.     

Surface plasmon resonance (SPR) reflectance imaging: Far-field recognition of near-field phenomena

The surface plasmon resonance (SPR) reflectance imaging technique provides a label-free visualization tool to characterize the near-field fluidic transport properties within 100 nm from the solid surface. The key idea is that the SPR reflectance intensity varies with the near-field refractive index (RI) of the test fluid, which in turn depends on the micro- and nano-fluidic scalar properties such as concentrations, temperatures, and phase changes, occurring in the near-field. As essential knowledge to understand and implement the SPR reflectance imaging technique, this paper presents discussions on the basics of surface plasmon polaritons (SPPs), surface plasmon resonance (SPR), setup of the SPR reflectance imaging system, and the SPR reflectance imaging resolution. The second part of the paper elaborates the applications of the SPR imaging sensor technique in characterizing the near-field fingerprints of nanofluidic evaporative self-assembly.     

Plasma processing of the Si(0 0 1) surface for tuning SPR of Au/Si-based plasmonic nanostructures

Au nanoclusters have been deposited on Si(0 0 1) surfaces by sputtering of a metallic Au target using an Ar plasma. Different wet and dry treatments of the Si(0 0 1) surface, including dipping in HF solution and exposure to H₂ and N₂ plasmas, have been applied and the effects of these treatments on the Au nanoparticles/Si interface, the Au nanoclusters aspect ratio and the surface plasmon resonance (SPR) energy and amplitude are investigated exploiting spectroscopic ellipsometry and atomic force microscopy. It is found that the Au nanoclusters aspect ratio depends on the extent of the Au-Si intermixing. The thicker the Au-Si interface layer, the larger the Au nanoparticles aspect ratio and the red-shift of the SPR peak. Furthermore, SiO₂ and the H₂ plasma treatment inhibit the Si-Au intermixing, while HF-dipping and the N₂ plasma treatment favour Au-Si intermixing, yielding silicide formation which increases the Si wetting by Au.     

基于表面等离子体共振传感器的金胶体表征

设计了表面等离子体共振(SPR)传感器实验装置,制备了金膜和金纳米胶体溶液,测量了不同厚度金膜和不同浓度金胶体溶液的SPR角谱,得到了不同浓度金胶体溶液的折射率.     

宽吻海豚Click信号的时频滤波检测方法

针对宽吻海豚Click信号检测提出了一种在信号时频图中基于Gabor滤波器的检测方法。该方法首先对声信号进行分段处理,计算每一段信号的时频图;然后设计Gabor滤波器,提取时频图中垂直方向的线条;对Gabor滤波处理后的时频图进行自适应阈值处理,提取时频图中能量较强的区域;最后通过连通域分析确定Click信号的位置.仿真合成不同信噪比的测试信号,本文算法在Click信号和背景噪声平均功率比为15 dB的情况下,Click信号的找全率达到了99%,错误率为0%;对实际采集的声信号进行Click信号检测,找全率为100%。本文方法预期为海豚观测和海豚生物学行为的研究提供一定的技术支持。     

基于哈特曼法球差自动测量系统的图像处理

从基于哈特曼法自动测量球差所需解决的CCD图像传感和数字图像处理技术出发，提出将哈特曼光阑图像用于存储器中的目标识别与测量时，图像映像区搜索算法和哈特曼光阑图像中测量光斑距离的中心重叠算法，解决了在一维图像存储器中准确寻找二维图像目标，随后进行相关目标计算的技术。其中利用所有光斑的质心求解哈特曼光阑图像的中心,再由光斑质心关于光阑图像中心的对称性确定光斑质心距离的中心重叠算法可减少计算次数，大大降低了算法的时间复杂度和计算复杂度。     

基于适配体-表面等离子共振的生物传感技术及应用

适配体以其合成、修饰、固定等方面的优势,在生物分子识别领域有广泛的应用。基于表面等离子共振的传感技术具有非标记、无需前处理、实时监测等优点。适配体与表面等离子共振相结合研制的生物传感器在生物传感领域具有重要的应用价值,本文综述了基于适配体-表面等离子共振的生物传感技术及应用。