基于主成分分析的太阳光谱信息提取

太阳光谱观测是研究太阳大气活动现象有效手段之一。提出了一种基于主成分分析的太阳光谱特征信息提取和重构方法,分析了重构数据噪声抑制程度和主成分阶数的关系,计算了不同主成分阶数下重构数据的谱线信噪比以及多普勒速度测量精度。结果显示特征信息提取后,重构数据较大程度保留了原始光谱数据信息,光谱数据信噪比明显提高,谱线多普勒速度测量精度也显著提高,并且三维光谱数据存储和传输量大幅缩减。该方法能够满足一米新真空太阳望远镜当前数据规范发布需求和科学目标要求,为中国在建的光纤阵列太阳望远镜以及未来的巨型太阳望远镜光谱数据处理提供参考。     

基于实测光谱的植被指数对水稻叶面积指数的响应特征分析

叶面积指数(LAI)是目前最常用的农业生态监测指标,可以为农作物的病虫害监测、作物长势监测、碳循环、生物量估算及作物估产提供依据。植被指数(VI)是卫星LAI产品生产的重要数据源,但不同VIs对植被LAI的响应特征具有一定的差异性。以江西省水稻为例,基于实测光谱提取了水稻实测VIs,结合实测LAI,讨论了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)、土壤调节植被指数(SAVI)和修正的土壤调节植被指数(MSAVI)四种常见VIs对LAI的响应特征,并与MODIS LAI备用算法的计算结果进行了对比分析,研究了不同VIs用于LAI产品反演的可行性及存在的问题。通过对不同实测VIs-LAI模型精度的评估,分析其应用于LAI反演的适应性,结果显示EVI,SAVI和MSAVI比NDVI有更好的适应性,其中EVI效果最优。此外,通过对比MODIS LAI备用算法查找表,发现针对MODIS LAI备用算法中草地与谷物作物这一地表覆盖大类,在LAI>4时,NDVI出现饱和;而实测水稻作物的NDVI在LAI>2时开始出现饱和;且当NDVI相同时,查找表LAI远大于实测LAI,MODIS备用算法中使用的地表覆盖产品分类过粗可能是造成这一结果的主要原因。因此MODIS LAI备用算法在该区域水稻LAI监测中可能产生较大误差,有必要改用其他VIs优化该备用算法。通过对比分析四种VIs模型对LAI的预测误差,发现EVI,SAVI和MSAVI精度明显优于NDVI,基于EVI的模型平均预测误差仅为MODIS LAI备用算法的1/6,基于实测NDVI反演算法的1/2,因此设计基于EVI的LAI算法对LAI的反演精度有一定的提升空间。     

旋涂法制备氧化锆介质层及其在薄膜晶体管中的应用

采用旋涂法制备了氧化锆介质层薄膜,重点讨论了退火温度以及旋涂转速对薄膜性能的影响及作用机制。研究发现高温后退火一方面使得氧化锆水合物脱水形成氧化锆,另一方面促使氧化锆薄膜结晶。此外,转速较高时,其变化对薄膜厚度及粗糙度无显著影响。当转速为5 000 r/min、退火温度为300℃时,制备的绝缘层厚度具有良好的厚度均匀性,粗糙度为0.7 nm,漏电流为3.13×10^-5 A/cm²（电场强度1 MV/cm）。最终,利用ZrO₂薄膜作为栅极绝缘层,在玻璃基板上制备了铟镓锌氧化物-薄膜晶体管（IGZO-TFT）,其迁移率为6.5 cm²/（V·s）,开关比为2×10⁴。     

ICP-AES结合SVDV技术应用于饮用水品质检测性能诊断

采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)技术,通过轴向、径向、同步垂直双向(SVDV)三个视角配置,快速检测生活饮用水样本中的As,Ba,Mg和Ni等微量元素。ICP-AES光谱仪在三个检测视角均能实现快速预热,预热时间仅需2 min,而且,ICP-AES光谱的短期稳定性和长期稳定性表现良好,其相对标准偏差(RSD)均低于2%。以3份商业瓶装饮用水和2份添加标准物的饮用水为检测的对象,利用ICP-AES技术结合SVDV视角,分别从轴向和SVDV两个视角检测As,Ba,Cr,Cu,Mn,Mo,Ni,V和Zn等元素,利用水微量元素含量的国家标准来验证结果的准确性,这两个视角的检测具有较高的准确度和灵敏度。检测所得结果符合国家环境保护总局发布的饮用水微量元素限制标准,并符合国际卫生组织的标准,满足人类所需饮用水标准要求。     

基于激光拉曼光谱的水面油膜厚度测量方法研究

为了实现水体表面油膜厚度的快速非接触检测,基于激光拉曼光谱检测技术,搭建了水体表面油膜厚度拉曼光谱检测系统。以532 nm激光作为激发光源,以常见的柴油和汽油为例研究了不同油品的拉曼光谱特性,研究结果表明,油膜拉曼光谱响应特性与油品密切相关,相同油膜厚度情况下不同油品的拉曼光谱曲线有明显的差异,97#汽油在1 651 cm-1光谱强度要高于90#汽油。随着油膜厚度的增加,柴油316和1 451 cm-1光谱强度和汽油1 651 cm-1拉曼位移光谱强度增加,油拉曼光谱信号变强;根据油水界面拉曼光谱特征,设计了油膜厚度计算因子,实验证明随着油膜厚度增加,油膜厚度计算因子r_film呈下降趋势。可以将油膜厚度计算因子作为水体表面油膜厚度测量的一种依据。     

基于DNA步行器信号放大的便携式传感器检测铅离子

基于Pb2+与底物链(Substrate DNA,sDNA)的特异性识别,以Fe3O4纳米磁珠(Fe3O4 nano-magnetic beads,MB)为基底,便携式血糖仪(Portable glucose meter,PGM)为信号读出系统,利用DNA步行器放大信号,构建了一种灵敏且便捷的用于铅离子(Pb2+)检测...     

四色猜想的解析论证及其在地图绘制中的应用

依据欧拉定理,研究了边数差和着色数计算公式,对四色猜想进行了研究．借助四面体顶点数与面积数相等的原则、多面体边数不变的原则和多余理论,用边数差数学计算方法论证了四色猜想．用简单的数学公式和几何作图方法说明了四色猜想的合理性,为其提供了可靠的理论依据．用“三色包点”和“以面切体”的几何作图法,证明多面体和平面地图的着色数恒为4;非三色包点的图形,可以通过“以面切体”的方法转换成三色包点的图形;使用多余国家、多余边数的数学技巧代替计算机使用的不可避免性、可约性是合适的．理论分析及实例论证表明该方法简单可行．     

采用改进PI迟滞模型的压电微夹钳前馈控制

为减小压电微定位平台的迟滞误差, 设计前馈控制器对其进行控制. 首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下, 对平台迟滞模型的阈值进行优化, 得到满足模型精度要求的最小算子数, 进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型通过对所建迟滞模型求逆, 设计出平台的前馈控制器; 最后在所设计的前馈控制作用下, 使平台达到5μm理想阶跃值的响应时间为0.01s稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50μm 当期望平台输出最大值为17μm变幅值三角波位移时, 实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为1.15~ -0.05μm. 所设计前馈控制器可有效减小压电微定位平台的迟滞误差.     

光镊技术在气溶胶物理化学表征中的应用

有机气溶胶的热/动力学研究是多学科交叉的前沿研究领域,其核心问题主要是非理想混合包括挥发性、液-液相分离、非平衡传质动力学等,精确测量这些过程相关理化参数是目前研究的瓶颈。光镊系统可以悬浮气溶胶单颗粒,获得高信噪比受激拉曼光谱,在研究气溶胶物理化学性质与其大气效应中具有独到优势。被广泛用于有机及其与无机混合体系气溶胶的吸湿性、挥发性、水传质动力学、液-液相分离过程研究中。本文综述了激光悬浮气溶胶单颗粒技术的研究进展,主要包括光镊技术的原理和技术手段,以及在气溶胶关键物理化学参数测量中的应用。通过光镊系统,一方面可以获得重要理化参数的精确结果,另一方面可以对实际环境中悬浮液滴的状态进行模拟测量,从而为大气科学的研究与污染治理提供重要支撑。