光纤布拉格光栅传感器的一种波长解调方法

光纤布拉格光栅（FBG）经过中心波长解调,可实现对应变、温度等物理量的高精度传感检测．在光纤光栅传感中,如何检测中心波长的微小移位是传感解调的核心问题．为此,文中介绍了一种基于互相关原理的FBG中心波长解调方法．FBG的初始光谱和被调制后的受扰光谱形状相似,只是中心波长产生了漂移,通过对初始光谱与受扰光谱互相关值的解算,即可解调出中心波长的位移量．将实验结果与自相关法、功率加权法和最小二乘法等波长解调方法进行了对比,结果表明互相关方法可以有效地进行中心波长解调．     

动态光谱幅值检测中的奇异值剔除

为了解决动态光谱检测技术中单波长波形变异引入的误差,提出了基于归一化光谱的标准差奇异值剔除方法,有效克服了单波长信号稳定性判别方法无法判断光谱变异的缺点,动态光谱幅值提取自光电容积脉搏波脉动幅值,可用于人体血液成分检测,而单一波长脉搏波信号的畸变通常是由检测设备冈素造成的,与被测个体的生理信息无关.动态光谱信号有效性需以脉搏波基波相对幅值稳定性作为判据,即在对信号进行归一化处理后,再判断其变异程度,以标准差作为判别手段.实验结果表明,该方法能够有效剔出由单波长波形变异引入的误差,有效保障了动态光谱的检测精度.     

单光纤光栅传感器双参量应变结构及解调算法

为实现单光纤布拉格光栅传感器对两个物理量的测量,提出等腰双厚度三角形悬臂梁结构,形成双等强度应变,既避免温度交叉敏感,又解决光谱波峰偏移问题。针对该光纤光栅传感结构的反射光谱进行波长分割,获得分离的小波峰,并针对小波峰寻找中心波长位置,获得可用于解调的中心波长信息,实现双参量传感信号解调。实验结果表明,相较于质心中心波长求解法和高斯拟合中心波长求解法,双斜线交叉中心波长解调算法能更稳定、准确地实现两个小波峰等峰,实现温度解调,误差小于1℃。     

胃癌的自体荧光特征谱

利用激光诱导荧光法（laser-induced auto fluorescence,LIAF)选择多种波长测试和比较了胃癌和胃正常组织标本，得到区分癌变组织与正常组织的最佳激发波长；选取光谱特征差异最显著的波段425－475nm，采用形状识别技术分析31例胃癌及胃正常组织的自体荧光光谱曲线，经去噪声，曲线拟合，求区间最大曲率，最终以区间最大曲率的理想平均值作为区分阈值标准，获得高达93．5％的敏感性和100％的特异性，为临床实用奠定了基础。     

基于高光谱技术的牛肉-猪肉掺假检测

利用高光谱技术建立一种牛肉-猪肉掺假的快速无损检测方法.通过对样本集进行划分、光谱预处理以及特征波长的选择,建立了全波长和选择波长的掺假定量检测模型.结果表明:基于基线校正光谱预处理所得的偏最小二乘回归(PLSR)预测模型最优,其交叉验证决定系数R2CV=0.97、预测决定系数R2P=0.98,均方根误差RMSECV=5.20%、RMSEP=4.23%.此外,用回归系数法优选5个波长点作为特征波长进行建模,所得模型与全波长模型相比,具有变量少、结构简单、性能更优等优点.     

基于优化多光谱成像的异物检测新方法

为有效检测棉花中与棉纤维形态、色泽极其相似的异物,提出一种基于优化多光谱成像的异物检测新方法.在分析不同异物具有不同反射特性的基础上,在405~940 nm的波段范围内建立优化多光谱成像系统.通过实验确定了用于检测多种异物的最佳检测波长及最佳光照强度,在不同的光照条件下获取不同的光谱图像,然后采用小波变换图像融合算法获取完整的异物图像特征.实验结果表明,两种波长405 nm和850 nm构成的多光谱图像融合可检测多种棉花异物,异物检测结果与实际相符.此方法为解决棉花异物检测难题提供了一种新的途径.     

光谱吸收式瓦斯气体传感器及其信号处理方法

基于气体在其特征吸收波长下光的吸收随浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,建立了谐波检测的数学模型,提出了一种光谱吸收式甲烷气体检测系统。该系统以1 654nm为中心波长的半导体激光二极管(LD)作为光源,并采用波长响应范围为1.0~2.9μm的高灵敏度、低噪声的PbS前置放大光电探测器。通过光源调制实现气体浓度的谐波检测,利用选频放大器对传输信号进行二次谐波检测及噪声滤除,利用一次谐波与二次谐波的比值来消除由光源的不稳定等因素所引起的检测误差。研究表明,灵敏度、精确度和稳定性等性能指标均可满足甲烷气体检测的要求。     

采用质心波长表征GaN基白光LED阵列的平均结温

结温是影响LED性能的重要参数,快速、准确地测量LED结温对LED产品设计、性能检测具有重要的意义。在不同驱动电流下,测量了GaN基白光LED阵列不同衬底温度时的归一化光谱分布,计算其质心波长,分析了质心波长随LED阵列平均结温变化关系,测量了LED阵列结温,并与中心波长法的测量结果进行对比。研究结果表明:经光谱仪测量,质心波长与平均结温变化存在良好的线性关系,且随着驱动电流的改变,直线斜率呈指数关系变化。与中心波长法相比,本方法的测量准确度更高。因此,采用质心波长测量GaN基白光LED阵列结温是一种直观的非接触的有效方法。     

基于UVE-PCA的两级三维荧光光谱波长选择方法

针对三维荧光光谱仪的传统分析手段不适于现场快速测量的特点,在分析传统红外二维波长选择方法的基础上,提出了基于UVE-PCA的两级准三维荧光光谱波长选择方法。通过UVE初选和PCA终选,在保证回归精度的前提下最大限度地压缩波长变量,实现三维荧光光谱的在线检测。使用丹麦数据库中的三维荧光光谱数据进行验证,实验表明经该方法筛选后的激发-发射波长序列压缩为全波长序列的1.86%时,模型预测能力提高了19.7倍,预测速度提高了7.6倍。该方法对三维荧光光谱在现场快速定量测量的实现提供了依据。     

基于光纤传感器的甲烷气体浓度信号采集方法

基于光谱吸收法设计了一种反射型光谱吸收光纤传感器网络结构,该结构可以完成对远距离多点甲烷气体浓度的实时测量。为了能够保证光谱扫描波长中心值与甲烷气体吸收峰相同,激光光源通过波长调制光谱完成调制,采用调整三角波的幅值与偏移量对光源波长进行调整。在接收端,为了对光电信号进行有效的采集,设计了一种多点高速信号的采集方法,并分析其调制深度的影响。实验证明,软件采集算法以及合适的调制深度能够满足工程中光纤气体传感器多点采集的精度要求。     

自参考式光纤气体传感数据处理方法

气体检测是光纤传感领域的一大研究热点．在强度吸收型气体传感系统中,吸收致光强变化的检测直接影响到气体浓度的解调精度．以内腔吸收式气体传感系统为例,采用自参考式数据处理方法实现气体吸收谱线的自动识别与浓度解调．根据朗伯．比尔（L-B）定律,理论推导了光强检测误差对浓度解调误差的影响．采用自参考式浓度解调算法,提取了乙炔气体的吸光度曲线,并从理论和实验2方面计算了气体吸收峰的吸光度．分别采用自参考式和预参考式解调算法,再结合2种不同的拟合线型,计算了500组实验数据中9条乙炔气体吸收谱线的吸光度．结果表明,采用自参考式解调算法．Lorentzian拟合时解调误差最小且不超过250×10^-6．再结合波长扫描理论,浓度传感的解调精度可得到进一步提升．     

超宽带能量检测接收机的积分时间优化方法

研究超宽带(UWB)能量检测接收机的积分时间优化估计问题. 基于信号能量检测模型,室内信道能量扩散模型及中心极限近似理论,推导出多径信道下积分时间对误码率的影响,提出了一种基于最小平均误码率准则的积分区间优化估计方法,得到了低信噪比条件下最优积分时间与信道功率延迟时间常数之间的对应关系和高信噪比条件下最优积分时间的曲线拟合修正方法. 理论分析和仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于数据拟合的宽带频谱窄带干扰提取方法

有效提取宽带频谱中窄带信号,统计和分析电波环境频谱中干扰信号特征,能为射电天文台站干扰源查找及干扰缓解策略提供重要支持。提出一种基于数据拟合的窄带干扰提取方法。首先,介绍了接收机中频频谱数据获取方法。基于中频频谱特征,采用多项式曲线、正弦曲线、高斯曲线对频谱数据进行拟合,分析了三种曲线拟合的残差平方和和相关系数,选用7级高斯曲线作为中频频谱的拟合曲线,基于拟合曲线设定干扰阈值,依据拟合曲线残差,提取宽带频谱中干扰信号;另外,采用7级高斯曲线对典型方向的8组频谱数据进行拟合处理及干扰信号提取,并对拟合结果的残差平方和和相关系数进行分析,验证了干扰提取方法的有效性。     

曲线拟合在土壤有机质检测中的应用

本文对土壤有机质检测过程中的数据处理方法进行了研究,根据信号产生原理建立了数学模型,并在此基础上提出了幂函数曲线拟合的算法,并应用该算法进行了数据修正实验。     

基于B样条的明视觉光谱光效率特性曲线拟合

探索了在MATLAB环境下,基于三次均匀B样条的明视觉光谱光效率特性曲线的拟合方法,解决用一般的曲线拟合方法存在的拟合精度不高或曲线形状畸变的问题。结果表明,采用该方法可以较好地拟合明视觉光谱光效率特性曲线。     

高斯拟合在单道扫描ICP-AES光谱仪中的应用

在研究高斯似合的数学原理基础上，给出了高斯拟合的算法，并将高斯拟合应用于单道扫描ICP-AES（Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry）光谱仪的谱峰扫描中。实际应用效果表明，在保证测量精度的同时，利用高斯拟合法测量谱峰，能使测量时间缩短近一半。研究证明，将高斯拟合应用于单道扫描ICP-AES光谱仪是可行的。     

插值算法在高光谱数据中的应用

针对高光谱遥感数据具有波段多,各光谱通道间连续,含数据信息量大,像元光谱曲线交叉并不甚多等特点,就分析光谱曲线特点之后,选择性的运用波段插值方法进行光谱重建,利用MAT-LAB平台对多种插值算法进行了拟合实现。通过对比实验插值结果与原始数据,以及各插值算法插值精度,均方差和峰值信噪比等图像参数相互比较,显示用二次拟合的方法能够得到较好的拟合效果。     

矿用光纤气体检测中的最小二乘拟合方法研究

由于矿用光纤气体检测系统中线性最小二乘拟合方法只适用于光谱吸收率小于0.1的气体检测,针对光谱吸收率增大时气体吸收谱线与浓度的变化呈现非线性的问题,本文采用阻尼最小二乘拟合算法进行气体浓度的计算。实验结果表明,改进的矿用光纤气体检测系统检测极限由原来的100 ppm提高到了30 ppm量级,简化了标定程序,能够更好地满足煤矿安全生产的需求。     

光谱重叠峰的曲线拟合解析策略与实现

针对光谱分析中的重叠峰问题,提出了一种基于曲线拟合的光谱重叠峰解析算法,讨论了曲线拟合的参数调整和表达非唯一性等问题,提出了最小峰 峰间距（MRI）、可分离最小峰 峰间距（MSI）和拟合误差曲线的三个特征区间等概念;在峰位的确定中,引入由宽逐严的排除策略。含噪模拟光谱重叠峰解析结果表明,所提出的算法是有效的。     

离焦模糊虹膜图像的功率谱检焦方法

 通过研究离焦模糊虹膜图像功率谱与离焦量间的关系, 建立了每幅虹膜图像的检焦评价函数值PS与图像模糊半径的关系曲线. 实验结果表明: 功率谱评价函数能够检测系统是否合焦, 并通过最清晰图像找到系统调焦镜的位置; 对评价函数曲线进行Gauss拟合的曲线相关系数为0.994 7（接近1）, 验证了功率谱检焦评价函数检焦的准确率.