高灵敏检测传感芯片应用于脑胶质瘤疾病检测

太赫兹波因其指纹谱识别和无损探测等特性可被应用于物质的快速定性与定量识别。现阶段太赫兹技术方法对物质含量检测的下限在毫克量级,然而实际生物医学样本中待测物的浓度通常在微克量级甚至以下,现有方法限制了其检测灵敏度和可行性。研究中以脑胶质瘤里的特异性物质肌醇(MI)和γ-氨基丁酸(GABA)为例,基于电容电感效应,设计了一款增强太赫兹检测灵敏度的超材料芯片。然后通过测试MI和GABA在不同浓度下的太赫兹光谱,证明其各自随着浓度的变化,芯片谐振峰频移呈现不同的规律,从而进行有效的定性识别,且对于MI和GABA的已知样品,可以根据频移规律实现定量分析。根据实验数据计算可得,所设计的芯片对这两种样品含量检测下限分别为3.457 μg和2.552 μg,与传统压片法的检测极限相比提高了三个数量级。这些结果对后期生物医学中定性和定量检测疾病的微量特异性物质具有重要参考价值。     

高光谱成像技术的苹果品质无损检测

高光谱成像技术把二维成像和光谱技术融为一体,图像技术可全面反映水果的外部品质、表面缺陷及污染等,光谱技术则可用于水果内部品质的检测,能对水果的综合品质进行全面、快速的检测。以苹果为研究对象,得用高光谱成像技术和主成分分析方法分析了苹果的风伤和压伤,对比分析不同光谱区域主成分分析对识别结果的影响,优选出识别光谱区域（550～950nm）。通过主成分分析根据权重系数,选取了714nm作为苹果风伤研究的最佳特征波长。     

超灵敏激光光谱检测与微量原子的检测系统

本文综述了近十年来联合研究组采用激光增强电离（ＬＥＩ）光谱、共振电离光谱（ＲＩＳ）和激光感生荧光（ＬＩＦ）光谱方法对稀土元素、稀贵金属元素，ⅢＡ族元素、碱土金属等２８种元素几百条ＬＥＩ光谱线进行了测量，激光光谱的测量系统是一个典型的光电子系统。对样品的原子化、原子的激发过程、高激发态和电离过程进行了研究［１］［２］，确定了与ＬＥＩ光谱线对应的原子能位、电子组态，谱项和检出限。首次研究了稀土铕（Ｅｕ）［２］、钐（Ｓｍ）［３］、铈（ｃｅ）、镥（Ｌｕ）［２］、钬（Ｈｏ）和稀有金属锇（Ｏｓ）、钌（Ｒｕ）、铪（Ｈｆ）、铱（Ｉｒ）、铂（Ｐｔ）的ＬＥＩ光谱。     

红外高光谱资料云检测方法研究

从红外高光谱资料的特点和应用现状出发,通过用晴空时观测光谱和背景光谱偏差矢量最小原理研究了特定云状下不同云量、云高和云水含量对观测光谱的影响,提出了一种新的红外高光谱资料云检测方法。从云污染视场中检测出不受云影响的通道,并用通过辐射传输模式(Radiative Transfer for (A)TOVS, RTTOV)模拟的大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder, AIRS)资料和实测数据进行了方法可行性和有效性验证。结果表明,该方法能有效地提高云污染区域红外高光谱资料的利用率,可为有云覆盖情况下的大气参数反演提供有效途径。     

红外高光谱资料云检测方法研究

从红外高光谱资料的特点和应用现状出发,通过用晴空时观测光谱和背景光谱偏差矢量最小原理研究了特定云状下不同云量、云高和云水含量对观测光谱的影响,提出了一种新的红外高光谱资料云检测方法。从云污染视场中检测出不受云影响的通道,并用通过辐射传输模式(Radiative Transfer for(A)TOVS,RTTOV)模拟的大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder,AIRS)资料和实测数据进行了方法可行性和有效性验证。结果表明,该方法能有效地提高云污染区域红外高光谱资料的利用率,可为有云覆盖情况下的大气参数反演提供有效途径。     

高光谱图像飞机目标检测研究

笔者将经过最小噪声分离后的高光谱图像进行基于集合顶点的端元提取。并结合基于多光谱的匹配滤波法、最小能量约束法、光谱角制图法、正交子空间投影法等检测方法,对基于飞机的自动检测进行了深入地研究,并对各检测方法进行了优缺点分析。     

高灵敏加速度计微弱信号提取电路设计与测试

介绍了一种压阻式高灵敏加速度传感器微弱信号提取电路。该信号提取电路采用两级信号放大设计,两级之间设计有二阶巴特沃兹低通滤波器。本设计电路通过电路仿真软件进行仿真和外接加速度计测试。测试结果表明,该微弱信号检测提取电路可以很好地对高灵敏MEMS加速度计输出的信号进行放大,具体表现为可将传感器输出信号从毫伏级放大到伏级。采用这种电路设计的MEMS高灵敏加速度计输出信号具有良好的低频特性,可以满足高灵敏传感器宽频带测试的需要。     

基于光谱解译的高光谱图像奇异检测算法

奇异检测是高光谱图像的重要应用之一.针对目前研究中存在的问题,提出了一种新的基于光谱解译的奇异目标检测算法,用于高光谱图像处理.该算法利用光谱解译技术有效地实现了目标信息和复杂背景的分离,很好地抑制了背景对检测的干扰.解译后的误差数据仅包含丰富的目标信息且更好地服从高斯分布.利用主成分分析对解译误差数据进行变换,根据高阶统计量,定义局部平均奇异度来选择对于奇异检测最有效的主分量,并利用RX算子完成最终检测.为验证算法的有效性,利用真实的AVIR IS数据进行了仿真实验.结果表明该算法能够较大地改进经典RX算法的检测性能.     

可调谐激光吸收光谱技术监测燃烧中CO检测方法比较

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收谱线的吸收光谱,从而对待测气体进行定性或定量分析.TDLAS技术与开放式的多次反射池相结合,分别利用二次谐波探测方法和自平衡加波长调制的新型检测方法,测量了酒精喷灯火焰的CO浓度.测量结果表明,自平衡加波长调制的新型检测方法与二次谐波检测方法相比,不仅使检测限提高了16.3倍,还有效地消除了激光器、火焰的光强波动影响,可以应用在燃烧控制及喷焰气体CO浓度测量等多个领域.     

高分辨谐波探测技术在反射光谱中的应用

在对激光器采用电压调制的情况下进行了Cs原子D2线中6S1／2（F＝4）→6P3/2（F=5）电子跃迁反射光谱的二次、四次和六次谐波探测,并通过数值分析得到了低压气体在谐波探测下调制展宽与调制系数的关系,实验结果与理论分析吻合较好,结果表明,选取合适的调制度及高次谐波有利于提高信号的分辨率。     

基于能量守恒与光谱法的无创血糖检测技术

传统的人体血糖检测方法是有创的,具有一定的局限性。文章提出一种结合能量守恒法与光谱法的血糖检测技术,该技术能够实现人体血糖的无创、实时和准确检测。首先设计了一种人体体征数据采集装置,用于实时采集血糖相关数据并上传至上位机。然后将数据分别用多元线性回归、k近邻回归和支持向量回归三种机器学习算法进行分析评估,对比得出最优算法用于无创血糖检测。实验证明,提出的无创血糖检测技术是可行的,其中基于支持向量回归算法的测量准确度最高,相关系数高达0.862,具有较高的准确性和鲁棒性。     

基于近红外光谱检测不同产地石榴的糖度

基于可见/近红外漫透射光谱技术,探讨了对不同产地石榴的品质进行快速无损检测的可行性。首先,利用能够有效抑制杂散光影响的动态在线检测装置采集石榴的近红外光谱,测试石榴糖度的真值;然后结合主成分分析法对不同产地的石榴进行聚类分析,大致将样品分为两类;最后建立不同产地石榴的偏最小二乘判别分析模型,模型的判别准确率为97%以上。采用多种预处理方法(S-G平滑、归一化、基线校正、MSC等)建立了两类石榴的单一模型,结果表明:基线校正的效果明显优于其他方法,所建立的四川石榴模型的预测集相关系数R_p为0.82,预测集均方根误差(RMSEP)为0.37,建模集相关系数R_c为0.90,建模集均方根误差(RMSEC)为0.31;云南石榴模型的R_p为0.81,RMSEP为0.33,R_c为0.87,RMSEC为0.27。在后期采用未参与建模的样品的分选验证实验中,两个产地石榴的判别率为95%,糖度的分选准确率可达92.5%。结果表明,近红外光谱在石榴产地的判别和糖度的分选上具有重要意义,可为以后的石榴在线分选研究提供依据。     

Functionalized Mesoporous Photonic Crystal Film for Ultrasensitive Visual Detection and Effective Removal of Mercury (II) Ions in Water

Mercury ion (Hg²⁺) contamination is a worldwide serious environment problem; exploring smart sensing and adsorption materials are urgently demanded for Hg²⁺ monitoring and removal. Herein, a simple 1D photonic crystal to first ever feature capabilities of visually quantitative determination and effective adsorption toward Hg²⁺ is facilely constructed by integrating a specifically designed thiourea-functionalized nanocopolymer layer with a mesoporous TiO₂ layer. Based on strong chelation and porous structure, Hg²⁺ is easily adsorbed on the copolymer and triggers vertically volumetric shrinkage, resulting in highlighted wavelength blue-shifts and color changes in a broad Hg²⁺ level scope. Utilizing the adsorption characteristic, Hg²⁺ existing in aqueous media can be effectively removed by the photonic film with a remarkable uptake capacity of 739.6 mg g⁻¹. This portable nanolayered film exhibits full regeneration, facile recovery, desirable selectivity toward Hg²⁺, and shields interference from other metal ions, which enables future application for environmental determination and remediation. Furthermore, a novel nanopolymer-based two-regime Hg²⁺-capturing mechanism is first revealed by quartz crystal microbalance with dissipation monitoring, providing valuable references for future relevant adsorption researches.     

复合肥氮磷钾元素含量的激光诱导击穿光谱同步测量

将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于复合肥样品中N,P和K元素含量的同步测量。选用10个已知样品作为定标样品,使用偏最小二乘法(PLS)分别建立各个元素定量分析的回归模型;然后使用5个待测样品检验这些模型的定量分析结果,并将预测结果与电感耦合等离子体发射光谱法测得的参考含量作对比。结果表明,激光诱导击穿光谱技术能够同时检测出5个待测样品的N,P和K元素的含量,待测结果的平均相对误差(REP)小于8%质量分数,平均相对标准偏差小于7%质量分数,检测极限值分别为0.16%,0.21%和0.50%质量分数。实验验证了LIBS技术同步快速准确测量复合肥中三大营养元素的能力。     

拉曼光谱技术在深海原位探测中的研究进展

拉曼光谱是一种分子指纹光谱,在物质成分识别和定量分析领域已得到广泛应用,近年来也逐渐应用于深海极端环境 的原位探测。回顾了激光拉曼光谱技术的发展历程,介绍了国内外已经研发的深海激光拉曼光谱探测系统,并着重介绍 了各系统在深海冷泉、热液等极端区域对喷口流体、沉积物孔隙水、自生碳酸盐岩、水合物等目标物的原位探测和 应用,最后总结了限制拉曼光谱技术在深海取得更多应用的因素,可以为拉曼光谱技术未来的发展提供参考。     

近红外光谱无创伤血糖浓度测量的内部干扰因素分析

生理变化是血糖无创伤测量过程中重要的干扰因素,而且不受人为控制.分析了温度变化对于组织的近红外吸收和散射特性的影响机制、特点和定量关系,以及对比研究了体内非糖成分变化与葡萄糖变化对组织光学特性的影响比例和速度.这些内部干扰因素的研究有助于探索新的光谱信号采集和处理方法,从而促进血糖无创伤测量的实现.     

基于特征的海面低速小目标检测工程算法

为了提高海面雷达对海漂浮小目标检测能力,提出了一种基于目标时频特征的检测算法。首先,验证了从接收的时间序列中提取的相对多普勒峰高、相对多普勒偏移、相对多普勒熵等特征在时间维度上可以有效地区分海杂波和小目标;其次,构造了特征检测器,给定虚警概率下的判决区域由凸包算法确定;最后,根据实测数据对算法进行了检验。结果表明：当虚警概率为0.01时,采用双特征检测器可在512个脉冲下完全区分海杂波和实测小目标,双特征检测算法优于传统动目标检测算法。     

基于动态权的决策融合在雷达组网检测低RCS目标中的应用

本文分析了传统雷达组网决策融合方法的不足,在给出广义信噪比定义的基础上,提出了一种改进算法-动态权法,并给出了两种处理方式。理论分析表明,在检测低RCS目标时,这种算法能在保持恒虚警概率的基础上具有较高的检测概率,仿真结果也证明了该方法的有效性。