基于RSP的植被多角度偏振特性研究

偏振探测能够获取新的反应目标属性的信息。相对于传统遥感观测,多角度偏振信息具有更稳定的相关性和规律性。植被是地表最典型的地物之一,利用光与植被相互作用后表现出的偏振特性可以进行植被相关性质研究。RSP（research scanning polarimeter）是美国研制的星载偏振遥感探测器APS(aerosol polarimetery sensor)的原型样机,提供有九个光谱偏振通道,通过对航空飞行试验获取的扫描偏振数据预处理得到的稳定的多角度、多波段偏振探测信息分析,可以得到植被的光学特性和微物理特性。以植被密集区、植被稀疏区（接近裸地）为研究对象,根据仪器飞行时姿态信息进行配准,对比分析了可见光波段和近红外波段在-30°和65°观测天顶角下的强度反射特性和偏振反射特性。结果表明,植被密集区和植被稀疏区在不同的观测角度均表现出规律的偏振度特性,偏振反射在接近热点区域能量小,相比于常规强度反射在接近热点区域反射能量大,可有效防止因反射能量过强影响探测器的稳定性,根据在可见光波段植被密集区偏振度高于植被稀疏区,在近红外波段植被密集区偏振度低于植被稀疏区的反射特性,说明探测器在研究区域的植被密集区接收的可见光波段信号以单次散射为主而在近红外波段以多次散射为主。     

介孔SiO2薄膜与金银合金薄膜相结合的大面积、高性能SERS基底

通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理首次制备出均匀的大面积表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)基底. 利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的介孔二氧化硅薄膜具有表面开口结构, 基底的X射线能量色散(EDX)谱揭示了高温热处理引起金银合金薄膜中的银原子流失, 从而导致薄膜的纳米构造. 通过测试基底对Nile blue (NB)和Crystal violet (CV)拉曼活性分子的SERS光谱, 观测到在玻璃衬底与50 nm厚的金银合金薄膜之间插入20 nm厚金薄膜能够显著提高基底的SERS增强因子. 测试了基底在水溶液样品(50 nmol·L^-1 CV)中的浸渍时间对SERS信号的影响, 结果指出SERS信号随浸渍时间的增加而增强并在30 min后达到稳定, 15 min浸渍时间对应的SERS信号强度达到其稳定值的85%. 比对实验指出CV的SERS光谱与其溶液的常规拉曼光谱的峰位完全一致, 揭示了介孔二氧化硅薄膜能够有效阻止SERS基底的金属成份对待测分子拉曼指纹谱的干扰. 实验还证明了这种新型SERS基底对水溶液中NB的探测下限可达1 nmol·L^-1.     

远程激光诱导击穿光谱技术进展

远程激光诱导击穿光谱技术(Remote LIBS)是一种利用高能激光和聚焦手段实现远距离分析物质元素组成的光谱探测技术,是远程探测的一种重要手段。本文对远程LIBS的三种探测方式(开放路径式、光纤光路式和便携式探针式)及相应的系统结构做了总结和分析。传统的开放路径式对激光器、光学系统和检测系统的性能和规格要求严格,一直是远程LIBS的研究热点;光纤光路LIBS优点主要体现在系统光学聚焦结构的简化和等离子体光的有效接收。本文综述了远程LIBS新技术的研究进展,着重分析了飞秒成丝远程LIBS技术及与Raman光谱探测相结合等远程LIBS新技术的特点和优势。新技术大大提高了探测距离,增强了物质识别能力,为扩大远程LIBS的应用做出巨大的贡献。同时,论文详细介绍了远程LIBS技术在深空探测、危害物质检测、工业冶金、文物检测修复等领域的研究现状和应用新进展。远程LIBS技术随着激光技术和光谱检测技术的发展以及对LIBS定标反演的研究,探测距离和应用范围不断扩大,检测精度和准确度也在提升。     

基于微分进化算法的深空轨道全局优化设计

针对多目标多任务的深空探测轨道设计问题,提出一种新的将探测目标、探测方式、探测顺序以及发射窗口同时作为优化变量, 并采用微分进化算法进行全局优化的设计方法. 使用该方法在只考虑太阳中心引力作用的二体模型下,基于圆锥曲线拼接法建立第三届全国深空轨道设计竞赛问题的优化模型并进行求解. 最后利用该方法求解ESA的ACT研究团队的深空探测任务算例并对结果进行对比分析. 结果表明, 提出的全局优化设计方法对解决多目标、多任务深空探测轨道优化设计问题是可行和有效的.      

空间激光干涉引力波探测

为印证广义相对论和开拓引力波天文学窗口,引力波探测是当前国际研究热点. 本文围绕空间激光干涉引力波探测,对其科学意义、发展状况、关键技术等进行了回顾. 与地面激光干涉引力波探测相比,空间探测的工作频段更低,从10^-4»10 Hz,在工作距离为百万公里量级上,预计能探测到双致密星系统、超大质量比双黑洞绕转系统、中等质量比双黑洞绕转系统,以及星系合并引起的超大质量黑洞并合等波源. 为此,测距精度须达到皮米的量级,并且保证测距技术有效工作的无拖曳航天技术亦有很高的要求. 本文以欧洲的空间激光引力波探测计划为例,主要对上述两项技术进行分析和阐述,并展望了空间引力波探测在我国的发展趋势和前景.     

第四届全国空间轨道设计竞赛冠军团队解法

 介绍第四届全国空间轨道设计竞赛的解法,主要包括问题分析、求解方案规划、飞行序列选择和计算结果. 本文的求解思路特点是,着重探测目标的特性分析,通过目标之间的排列组合来确定飞行序列,计算表明该方法能够有效降低计算量和保留最优解.     

T型光声池低温性能的研究与应用

通过对T型光声池内模式分布、温度分布以及边界条件的分析,建立了共振频率与温度关系的数学模型。分析了品质因子温度的关系及其影响因素。在-100～0 ℃范围内对光声池的温度稳定性、共振频率、系统灵敏度进行了测量和分析,结果表明,共振频率随温度的降低而减小,系统的灵敏度受温度影响较小。在-100～0 ℃范围内对不同浓度CO₂探测的最小浓度范围为3.2～5.2 mg·m-3,说明该系统可用于痕量气体探测;克服了麦克风低温下灵敏度降低的问题,为低温下进行痕量气体探测提供了一种新的研究方法。     

基于红外偏振特性的空间目标探测可行性探讨

红外偏振特性及其变化规律能够表征空间目标的表面信息与状态信息。结合当前偏振探测的最新进展,分析了基于红外偏振特性对空间目标进行探测的思路与可行性。由于空间目标偏振特性会随空间目标特定的材料以及运动轨道不同而存在差异,因此红外偏振探测技术可以为空间目标的探测和识别提供更多的依据。通过对空间目标常用的不同材料、同一材料不同表面状态以及在不同观测角下偏振特性的分析,得出光滑钢板红外平均偏振度是粗糙钢板的1.3倍左右。     

NQR炸药探测系统中射频线圈的设计研究

基于核四极矩共振(Nuclear Quadrupole Resonance, NQR)炸药探测原理,对探测系统中拾取信号的关键部件射频线圈进行了优化设计,并确定了小型螺线管型线圈的直径、长度和匝数. 试验测试表明,此线圈射频场均匀性好、信噪比大、灵敏度高,可以快速准确探测到NQR信号,验证了线圈设计理论的有效性和制作方法的可行性. 该设计方法对提高隐藏炸药探测的准确率以及不同试验条件下射频线圈的设计具有重要意义.     

新式横向剪切干涉系统对天然气管道泄漏野外监测的研究

针对机械扫描式光谱分析设备抗震、抗干扰能力差等问题影响其在野外检测天然气管道泄露的精确度,设计了一种新式的抗震型横向剪切干涉系统。将分束镜作为机械扫描部分产生光程差,通过两个分束镜之间的连杆将引入的外部震动、干扰等相互抵消。计算了产生干涉条纹的干涉强度,分析了旋转分束镜对应角度的光程差函数,并求解了正向旋转和逆向旋转的最大角度,即可调节的最大光程范围。实验采用天然气罐放气模拟天然气管道泄露过程,在有干扰的条件下对本系统和WQF530型光谱仪的测试数据进行对比。实验结果显示,在室内没干扰的条件下,两者相对误差都在1%左右。但在有干扰的实际环境中,WQF530型光谱仪误差明显变大,均超过10%,而本系统的误差在5%以下。所以,本系统具有有效降低由于外部干扰造成的检测误差,比传统机械扫描式干涉设备更适用于野外探测。