静止轨道星载差分吸收光谱仪CCD成像系统设计

静止轨道卫星差分吸收光谱仪采用摆扫成像方式对大气进行探测,针对其工作时CCD成像系统信噪比大于1 000、高速探测模式下探测周期小于10min、高分辨率模式下探测周期小于1h的要求,进行CCD成像系统设计.选取CCD47-20作为探测器,设计成像电路实现光谱图像信号的采集和上传.分析了帧叠加和像元合并对时间、空间分辨率的影响.结合帧转移CCD的特点设计了每个位置最后一帧读出时摆镜转动的成像方式,并合理设置了帧叠加数和像元合并数,达到优化成像周期的目的.1s曝光时间条件下,该CCD成像系统的高速、高分辨率模式探测周期分别为515s和3 315s,图像信噪比均大于1 000,污染物观测实验中未出现失帧或重复的现象.该CCD成像系统方案满足静止轨道星载差分吸收光谱仪的探测需求,为静止轨道环境监测仪器设计提供参考.     

嫦娥四号着陆点原位高光谱的太空风化研究

月球表面没有大气层的保护，岩石矿物长期在太空风化的作用下，逐渐演化为月壤。太空风化过程是月壤产生、成熟的过程，由于物质形态结构的改变，导致月表光谱特征产生变化。因而，作为风化产物的月壤的光谱特性，包含了月表的太空风化信息。月壤成熟度，是描述太空风化程度的重要指标，利用高光谱遥感数据进行亚微观铁（SMFe）的反演进而获取月壤成熟度，是目前研究月表太空风化的主要手段。原位探测数据，由于没有受到其他因素的干扰，获得的反演结果相对更加准确、可靠。我国嫦娥四号(CE-4)玉兔二号巡视器搭载了能直接获取月表原位高光谱数据（450~2395 nm）的科学载荷红外成像光谱仪，为研究月表的太空风化提供了很好的机会。选取了CE-4卫星着陆器登陆点附近的两处光谱数据，采用Hapke模型和光谱角匹配法对CE-4卫星登陆点附近月壤的SMFe进行了反演。根据Morris模型和FeO含量进一步反演CE-4卫星登陆点附近月壤的成熟度。结果表明，该处月壤成熟度为11.5，较大概率为不成熟月壤。     

QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究

对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算，获得石英音叉前6阶振型与模态频率，认知了第4阶对称摆动振型为有效振动，利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l₁、音臂宽度w₁、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响，敏感度依次为： l₁> w₁>d>θ>t>h，考虑实际设计情形，筛选出了l₁，w₁，d与h四个石英音叉设计变量，采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法，以Fre为函数目标，建立l₁，w₁，d与h的二次回归响应面模型，得到了参数之间的交互作用，利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求，结果表明，在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小，基本满足QEPAS系统的计算需求，所提出的研究与设计方法具有一定通用性，可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。     

太阳电池在不同光谱分布太阳模拟器下的性能差异分析

测试了单晶和多晶硅太阳电池的光谱响应曲线,将单晶硅光谱响应作为标准电池的光谱响应,利用BBA太阳模拟器和AAA太阳模拟器的光谱计算了多晶硅太阳电池在两种模拟器下的光谱失配因子,对在两种模拟器下测试结果的可靠性进行了分析。     

焦炉上升管内壁结焦炭层的光谱学分析及结焦机理研究

以焦炉上升管内壁结焦炭层块为研究对象，采用X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和激光共聚焦拉曼光谱仪（Raman）对结焦炭层的元素组成，以及各结焦炭层的矿物组成、组成结构和分子结构进行测试。分析从结焦炭层块外表面向内表面过渡的各结焦炭层的差异性，揭示焦炉上升管内壁结焦机理。结果表明焦炉上升管内粉尘中Fe，S和Cr极易催化荒煤气中蒽、萘等稠环芳烃化合物成炭，在焦炉上升管内壁形成炭颗粒沉积，为焦油凝结挂壁提供载体，在荒煤气温度降至结焦温度时易结焦积碳。结焦炭层均含有芳香层结构，随着结焦炭层从外表面向内表面过渡，各结焦炭层的面层间距(d₀₀₂)逐渐降低、层片直径(L_a)先降低后增加、层片堆砌高度(Lc)和芳香层数(N)先稳定后增加。结焦炭层石墨化过程是由结焦炭层内表面向外表面进行，主要包括其片层外缘的羧基和部分C-O结构的降解剥离，从而形成高度规整的共轭结构。结焦炭层块中C元素是以结晶碳与无定型碳的混合物形式存在。以上研究为解决焦炉上升管内壁结焦及腐蚀问题，提高换热器换热效率，有效回收焦炉荒煤气显热，降低焦化企业能耗提供实验基础和理论依据。     

小波变换在光谱特征提取方面的应用

人们在处理高光谱图像时一般要对一些典型地物进行光谱分析、特征波段的提取,以便提取出最大量的有效信息,剔除无用或冗余的信息,然后再进行分类识别.采用小波变换的分析方法,选用合适的小波进行分解,根据分解后的高频分量中包含的重要信息,利用局部相邻的正负极值点找出对应于原始光谱曲线上每个吸收带的左右边界;利用局部过零点,即可比较精确的提取出各个吸收带的中心波长.该方法比传统的光谱特征提取方法更简洁、有效,实验证明为一种比较理想的光谱特征提取方法.     

基于有限状态的全周期序列混沌映射的研究

在有限长度的数字计算机中，混沌迭代序列是一个有限周期序列，其相关性能远远低于理想序列。基于skew tent映射，提出一种离散化的有限状态混沌映射，它允许精确的数值计算，没有舍入误差，通过选择合适的参数，映射能产生全周期长度的序列。仿真实验表明，归一化的序列平均周期对计算机精度不敏感，生成的二进制序列具有良好的相关性能。     

BaxSr（1—x）TiO3多层膜椭偏光谱研究

用溶胶－凝胶技术在Bi(100）衬底上制备了单层和渐变型多层的BaxSr(1-X)TiO3薄膜，其膜层组分分别为：Ba0.7Sr0.3TiO3,Ba0.8Sr0.2TiO,Ba0.9Sr0.1TiO3,BaTiO3，对生长制备出的多层BaxSr(1-X)TiO3薄膜进行了变角度椭偏光谱测量，通过椭偏光谱解谱分析研究，首次得到了BaxSr(1-X)TiO3多层膜结构不同膜层的膜厚和光学常数，其结果显示：椭偏光谱分析得到的不同膜层的膜厚与卢瑟福背向散射测量得到的结果基本相符；渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的折射率比单层BaTiO3薄膜折射率大许多，与体BaTiO3的折射率相接近，这说明渐变型多层膜中BaTiO3薄膜的光学性质与体材料的光学性质接近。