光纤SPR传感器的信号检测及处理

光纤表面等离子体共振(SPR)传感器是目前应用在环境介质检测和生物大分子检测等方面的新型、高精度传感器。首先,以表面等离子体共振传感理论为基础,对系统检测结果进行数据处理,得出采用均值估计的线性模型。在不同时刻与相同环境介质下,检测某一溶液的十组光谱数据并进行均值估计,从而得到有效的共振波长。其次,利用小波分析方法进行信号处理,校正了噪声产生的漂移,对光谱信号压缩处理,以提高检测精度。再通过Matlab进行模拟仿真优化传感系统性能。并对不同折射率溶液如蒸馏水、酒精等进行检测,得到了良好的光谱响应曲线,证明了在检测范围内折射率和共振波长之间具有良好的线性关系。     

基于表面等离子体共振原理的小型化实时在线海上溢油监测系统

为了对不易被发现的早期小面积溢油进行高精度、全天候、实时在线的监测,以达到早发现、早预警、早处理的目的,提出了基于表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR )技术的小型化实时在线海上溢油检测系统的设计思想,系统拟采用入射光源为非扫描的角度调制型方式,目的是便于光线完全覆盖待测样品检测时所需的入射角度范围。对大量的原油和石油样品的折射率进行检测确定其范围,再通过MATLAB与ZEMAX模拟仿真结合,得到了光源最优化的中心波长、入射角度范围以及棱镜的相关参数,并确定出探测器的相关指标。最终通过建模与仿真,验证了系统装置的可行性,并得出了初步试验方案。     

小波域马尔可夫随机场在THz 图像处理中的应用

目前THz 自由空间成像面临的挑战主要有大气损耗和水分吸收,辐射功率低,成像要获得高的信噪比,需要有更高功率的辐射源;数据获取时间长;图像质量仍需改善。分析了THz 成像技术的最新发展趋势及国内外发展现状。阐述了利用THz 辐射进行合成孔径成像、THz 压缩感知成像的基本原理,并对两种种成像方法形成的THz 图像的特点进行了分析。应用Wiener2,基于熵标准的ddencmp 选定小波系数阈值降噪法、Donoho 提出的小波系数阈值降噪法以及基于小波系数幅值渐近最优降噪法等图像降噪算法对THz 图像进行处理效果从均方根误差、信噪比、相关系数等方面进行了定性、定量的比较。提出将小波域马尔可夫随机场应用于THz 图像降噪中。主要完成了以下几个方面:对每个小波系数引入两个状态,一个状态对应图像的非平稳区域,如边缘;另一个状态对应图像平稳区。每个状态下的小波系数用高斯分布函数来描述,虽然每个状态下的小波系数服从高斯分布,但每个小波系数的两个状态混合模型服从非高斯分布。然后利用EM（Expectation Maximization）算法估计混合模型中的参数,采用贝叶斯准则初步确定理想图像小波系数的收缩因子。最后将小波域隐马尔可夫模型的降噪算法进行对比试验,仿真结果表明小波域隐马尔可夫模型的降噪算法更具有效性和优异性。     

基于宽带光源的光纤SPR特性的仿真及实验分析

利用Matlab对光纤表面等离子共振(SPR)传感器进行仿真,得知选用纤芯直径为400 μm或600μm的石英光纤作为SPR传感器具有良好的折射率检测特性.实验选用宽带光源作为入射光,在波长550～800 nm范围内,应用Matlab仿真分析了不同折射率样品的共振波长与透射率的关系,与实验数据对比表明,仿真结果与实验结果相一致.     

太赫兹复合材料无损检测技术及其应用

随着材料科学的迅速发展,复合材料、高分子材料在航空航天领域得到了广泛应用。由于这些材料的特殊性质,现有的较为成熟的探伤手段都不能有效对其进行检测。但对于太赫兹波来说,许多非极性、非金属材料都是半透明,可以有效探测到这些材料的内部缺陷。本文简要介绍了太赫兹的性质及太赫兹无损探伤原理,并以航天领域应用较广的几种复合材料为例对太赫兹无损检测应用做了简介。     

基于光纤SPR传感器水中盐度的测定

论述了检测系统和基于拉锥技术的光纤表面等离子共振(SPR)传感器的详细设计.制定了基于SPR的光纤传感器检测水样品的盐度的比较方案,以满足一些实践需求,诸如精度,速度快,小尺寸和高灵敏度折射率单位(RIU).利用Matlab和C++仿真得到了每个参数对光纤拉锥SPR传感器系统设计性能的影响,这为设备参数的合理选择提供了理论依据.设计了一种新的检测系统,将光学、机械和电子技术相结合.根据拉锥技术、模场分析理论及初步实验结果表明,该装置基本上达到了设计要求,如小巧、便携、良好的线性度和高度单位折射率.基于这个新设备对具有不同的盐度的NACL-水混合物进行了SPR实验,实验结果表明,可以实现对单个样品的精确检测.其谐振波长分辨率可以达到0.15 nm,同时,该检测结果具有较高的线性度和良好的稳定性,折射率(RI)检测偏差小于0.002.     

PMI泡沫复合材料的太赫兹谱特性实验研究

聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide, PMI)泡沫复合材料具有众多优良特性,被广泛应用于航天航空、军工、船舶、汽车及高速列车等各个领域。而作为新型的夹层结构材料,其太赫兹(Terahertz, THz)波段的性能检测尚未见报道。基于THz时域光谱分析方法,对国内外两种型号的PMI泡沫复合材料在太赫兹波段透射及反射的实验获得的时域波形、功率密度谱进行了分析比较,基于MATALB编程、Origin8.0数据处理,应用时域、频域方法计算分析了不同厚度的德固赛(型号：Rohacell WF71)、美沃科技发展有限公司生产的(型号：SP1D80-P-30) PMI泡沫复合材料的透射率(传输函数)、吸收率、反射率以及折射率等光学参数。研究结果表明：通过对比空气、氮气中的不同测量结果,解释了湿度对测量结果的影响。PMI泡沫复合材料的折射率为1.05左右,功率谱的衰减是由于测试平台本身信号较弱、样品较厚且PMI泡沫的内部微结构的散射,造成THz波在>0.6 THz波段表现出明显的衰减。该结论为THz波段在PMI泡沫复合材料方面的应用提供了理论依据,同时也为太赫兹无损探伤(non-destructive testing, NDT)技术在PMI泡沫复合材料方面的应用做了一个良好的铺垫。