基于STM32的无创血氧检测仪的研制

为了能够实时监测人体的血氧饱和度情况,研制了一种基于STM32F103RET6单片机的无创血氧检测仪。依据近红外光谱理论,设计了血氧饱和度检测传感器,根据传感器的高阻抗等特性,设计了恒流源控制电路、信号调理电路及可变增益放大电路。以STM32F103RET6为控制核心,对血氧传感器测得的信号进行了实时的处理和分析,并通过串口将结果发送至上位机以图形跟数字的方式予以显示。该系统能够在无创情况下实时地对人体的血氧饱和度进行检测,具有快速、可靠、实用等特点。     

用多层Monte-Carlo模型研究脑部光学无损检测的问题

利用近红外光对人脑进行无损检测有良好的应用前景.然而脑部客观存在的多层结构使人们对从较深部位提取有用信息产生疑问.本文利用Monte-Carlo方法对人头部建立了光传播的多层模型,针对光在头部的传播模式和脑部结构对提取深部信息的影响得出了一些结果.本文结果表明,由于脑脊液透明层的存在,使近红外光在头部能够探测较深部位的生理参数变化但难于获得较好的空间分辨能力.     

基于吸光度的波长筛选方法用于近红外光谱定量模型的优化

建立一种基于吸光度的波长筛选方法,以近红外光谱测定中成药制剂的多糖含量为例,对模型优化效果进行验证.考虑模型稳定性,在计算机平台上搭建一种新的样本集划分框架,基于吸光度筛选出最优波段为400~1882&2072~2364 nm,建立偏最小二乘(PLS)模型得到的SEPAve、RP,Ave分别为27.13 mg L-1、0.856,与全扫描谱区(400~2498 nm)的PLS模型预测效果做比较.结果表明,基于吸光度的波长筛选方法,可以优选出高信噪比波长,从而提高了近红外光谱定量模型的性能.     

生物气溶胶的激光光谱识别研究

生物气溶胶对人类的健康、动植物的生长可构成很大的威胁。生物气溶胶的激光光谱识别和荧光雷达探测研究有利于人类与传染疾病作斗争。有条件采样单位于生物气溶胶荧光光谱分析仪在荧光收集系统之后巧妙地把粒子的弹性散射光和未经色散的荧光按产生的时间先后分成两个部分。光谱仪有条件采样过程可降低数据采集和数据处理速率，提高信噪比。有条件触发单粒子生物气溶胶荧光光谱分析仪的光源为一台连续的Ar＋激光器和一台四倍频Nd：YAG激光器，可得到紫外荧光信息，扩大了应用范围。该仪器必须满足严格的时序条件和逻辑条件。利用紫外激光诱导荧光雷达探测技术可进行生物气溶胶及生物战剂的识别研究。一台紫外－荧光雷达系统，当探测距离为3000m时，浓度探测极限为500mg／m3。一种长距离生物传感探测系统可对正在运动中的气溶胶云团进行测距、探测和跟踪，跟踪高度可达30km。     

近红外光谱分析中建模样品优选方法的研究

结合牛奶成分近红外光谱测量系统的实例,在已定的浓度范围内针对牛奶中脂肪、蛋白质、乳糖三成分采用正交设计法优选参与建模的样品。研究中首次利用正交表的“正交性”原理优选建模样品,并针对牛奶中脂肪浓度的测量采用偏最小二乘(PLS)回归方法交互验证方式建立模型。在此基础上,将正交设计样品集与常规方法选择的样品集的脂肪PLS模型的预测结果进行了对比。实验结果表明：采用正交设计样品集与常规样品集分别建立的PLS模型的预测偏差之差低于0．02g／100g,上述两种方法PLS模型的实际预测浓度与参考浓度之差均集中在0.1g／100g,而后者样品数量约为前者的七倍。进一步的实验结果表明：从常规样品集的样品中随机抽取与正交设计样品集的样品数量相同的样品作为随机样品集并建模,其PLS模型的预测偏差高于常规方法的两倍、相关系数相对较低,并且其实际预测浓度与参考浓度之差集中在0．4g／100g。     

氮气退火对锑掺杂氧化锡薄膜近红外阻隔性能的影响

采用射频磁控溅射的方法,用96at％SnO2/4at％Sb2O3陶瓷靶在玻璃表面制备了锑掺杂氧化锡(ATO)薄膜.研究了溅射功率、压强和后退火对薄膜近红外阻隔性能的影响,并采用Uv-Vis-NIR透射光谱、霍尔效应测试仪、XRD和SEM等设备对薄膜的性能和结构进行了测试和分析.结果表明,室温沉积的ATO薄膜近红外透光率较高,但在氮气中退火后,不同溅射压强和溅射功率下沉积的ATO薄膜的近红外透光率均显著降低.在氧含量为10％、压强为1.4Pa、溅射功率为200W时,室温下沉积的ATO薄膜在氮气中500℃下退火1h后,550nm处透光率由80.9％升高至85.8％,2 000 nm处透光率由84.6％下降至23.0％.     

近红外GaAs上变频器

据杂志报道,硅CCD摄像机通常对波长在1.2μm～1.6μm区域的红外辐射不敏感而敏感于波长在1μm以下的红外辐射,要想用这种摄像机对波长在1.2μm～1.6μm范围内的红外辐射进行成像,就得用上变频器的方法使光的波长短于1μm.     

一种谱聚类灰度纹理图像分割方法及其在近红外成像仿真中的应用

针对近红外场景仿真中需要将不同材质分类的问题,提出一种谱聚类的灰度纹理图像分割方法。首先利用mean-shift算法,将原始图像预分割为多个具有准确边界的同质区域,并将这些区域描述为超像素;进而,将超像素构造的无向加权图作为谱聚类的输入,通过谱聚类的方法解决超像素的过分割问题。本文的方法在谱聚类过程中考虑了超像素的纹理特征,弥补了灰度图像在谱聚类过程中只顾及灰度和空间信息的不足。实验结果表明,利用本文分割方法不但减少了运算量,并且为精细的近红外场景仿真奠定了基础。     

无刷直流电机在近红外光谱仪中的应用

介绍了无刷直流电机的工作原理及其在自制近红外光谱仪中的应用.实验结果表明应用无刷直流电机的近红外光谱仪重复性好、稳定度高.无刷直流电机调速性能好,调制频率更为稳定可靠.并且在使用时无发热现象,不必采用散热片,减少了仪器的体积和质量.     

开环双波段人眼视网膜成像液晶自适应光学系统设计

设计了一套基于开环双波段模式的人眼视网膜成像液晶自适应光学系统。该光学系统分别采用夏克-哈特曼波前传感器和液晶空间光调制器来探测和校正波前畸变。探测波段采用830nm近红外光,成像波段采用790nm近红外光。采用开环模式以提高光能利用率和系统的稳定性,采用双波段模式以增大视场。新加入了瞳孔监控子系统和响应矩阵测量子系统,使系统更加灵活方便。介绍了系统的关键参数,并通过ZEMAX软件对光学系统进行模拟分析,认为系统可以达到接近衍射极限的效果。传递函数MTF@50lp/mm达到0.25(对应视网膜上3μm),满足设计要求。