为了研究浑浊水体对成像质量的影响，利用单次Mie散射理论和蒙特卡罗法，在融合几何光学成像的基础上提出一种理论分析方法。该方法分析不同波长的点光源在不同粒径不同浓度的浑浊水体环境传输时的成像特征。结果表明：波长分别为456 nm、524 nm、620 nm的点光源经相同的水体环境和无散射环境进行偏振成像传输时，波长为456 nm的点光源的成像效果最好；波长为456 nm的点光源经过散射粒径大小分别为1 μm和2 μm的浑浊水体时，线偏振光的成像效果优于圆偏振光，圆偏振光优于自然光；当穿过散射粒径为3 μm、4 μm、5 μm的浑浊水体时，自然光成像效果最好，线偏振光成像效果最差。从理论上分析了不同波段的点光源经过不同水体进行偏振成像传输的成像效果，为水下偏振成像技术提供了新的思路和方法。

铁质文物是人类重要的文化遗产, 对于研究人类社会的发展与进步具有重要意义。 铁的活泼性较强、 容易发生腐蚀等特点使铁质文物成为金属类文物保护工作中的难点之一。 目前对于铁质文物保护修复和铁锈蚀产物定性分析研究较多, 而开展铁锈蚀产物定量表征的研究相对较少, 锈蚀产物的复杂性也增加了定量分析的难度。 为了解铁质文物锈蚀产物的成分及评估其稳定性, 建立一种定量分析铁质文物锈蚀产物的方法是十分必要的。 以铁质文物常见5种锈蚀产物(α-Fe2O3, Fe3O4, α-FeOOH, β-FeOOH, γ-FeOOH)为研究对象, 通过制作锈蚀产物模拟样品(三组二元混合物体系和一组四元混合物体系), 利用红外光谱结合TQ Analyst分析软件中经典最小二乘法(CLS)、 主成分回归法(PCR)和偏最小二乘法(PLS)分别对四组混合物构建定量分析模型。 研究结果表明, 三种定量分析模型中PCR与PLS均适合用于建立铁质文物锈蚀产物定量模型, 其校正均方根误差(RMSEC)和预测均方根误差(RMSEP)均较小、 相关系数接近于1。 定量模型具有良好的预测性和稳定性, 故可为定量分析铁质文物锈蚀产物, 进而为评估铁质文物化学稳定性提供依据。

针对复杂电磁环境下干扰信号样本量少而难以识别的问题, 提出基于元学习的干扰识别方法。首先计算干扰信号频率响应的Holder系数;然后将干扰信号的时频图经残差网络输出的特征向量与上述Holder系数进行多模态融合组合成新的多维特征向量;最后利用元学习将输出的多维特征向量拆分为编码向量和干扰信号时频图相关的协方差矩阵, 计算干扰信号的预测值, 通过计算实际值与预测值之间的最短欧氏距离进行干扰信号的识别分类。仿真结果表明, 该干扰识别方法能够有效提高在小样本数据集1-shot和5-shot上的识别率。

二十世纪七十年代在对铁器进行保护修复时, 文物保护修复人员根据器物的锈蚀程度对器物进行了清洗、除锈、脱盐、粘接、封护等处理。时隔四十多年, 再次审视和查看当年保护修复过的四件铁器时, 为了更科学地了解当时使用的保护修复材料的现状, 本工作采用傅里叶变换显微红外光谱(Micro-FTIR)和热裂解气相色谱-质谱(Py-GC/MS)分析了铁器上的保护修复材料: 粘接剂和封护剂。显微红外非常适合分析微量有机物。Py-GC/MS在分析样品时无需对样品进行前处理, 可直接对样品进行热裂解分析;该方法操作比较简单、灵敏度高、能实现多组分混合有机样品识别, 非常适合用于评价文物上的混合有机材料。该工作既能为铁器上文物保护修复材料的现状提供科学评价方法, 也为评价过去使用过的保护修复方法、铁器的长久保存提供重要的指导。

表面等离子体共振(SPR)是近年来兴起的一种光学检测技术。 其主要利用光波经全反射后产生的倏逝场与金属相互作用而感知外界介质的折射率变化。 理论上任何介质折射率变化现象的发生都能被SPR技术检测到。 在实际应用中, SPR传感器存在灵敏度不高, 检测信号不强等缺点, 因此对提高SPR传感器检测灵敏度的研究一直备受关注。 氧化石墨烯又被看成是石墨烯的氧化物, 它有着与石墨烯相近似的光电学特性, 但又比石墨烯更容易进行化学修饰, 因此被广泛用作SPR传感芯片的表面镀层来提高灵敏度。 将氧化石墨烯用于修饰SPR芯片以提高灵敏度的报道很多, 但对氧化石墨烯的使用量说法不一, 并且在制备氧化石墨烯修饰传感芯片时需要浸泡很长一段时间, 大大影响了芯片制备效率。 该研究中使用长直链功能化聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)对SPR金芯片表面进行化学改性, 用流动冲刷的方法使氧化石墨烯溶液对芯片进行修饰。 通过对折射率变化响应信号的对比, 最终确定氧化石墨烯最佳使用浓度为0.5 mg·mL-1, 并且将修饰时间降到20 min以内。 研究了不同波长入射光对氧化石墨烯修饰后芯片共振峰的影响, 并对芯片整体性能进行了评估, 得到950 nm入射光波下芯片灵敏度为243.2°·RIU-1, 品质因数(FOM)值为82.2 RIU-1。 这一数值比在原始800 nm入射波长下的同芯片灵敏度提高了33.3%, FOM值提高了36.1%; 是800 nm波长下裸金芯片灵敏度的4倍, FOM值的3.41倍。 该研究所提出快速制备氧化石墨烯修饰SPR传感芯片有着成本低, 制作快等优点, 在生化检测领域有着广阔的应用前景。

红外探测器框架涂胶工艺具有胶粘剂种类多、涂胶精度要求高等特点，难以同时兼顾工艺效率和工艺效果。为了探索较优的涂胶工艺，基于一种框架，对比分析了手工涂胶和丝网印刷两种涂胶工艺对框架芯片粘接工艺效果的影响。结果表明，丝网印刷涂胶和手工涂胶工艺均能满足胶粘剂正常固化、耐受100次温度冲击、电路片四周溢胶均匀的基本要求。当丝印网版为集中穿孔模式时，丝网印刷涂胶工艺下的胶层气泡率小于1%，是手工涂胶工艺的009倍。使用不同的胶粘剂时，手工涂胶工艺效果不受胶粘剂的填充物直径变化的影响，而丝网印刷更适合含有小直径填充物的胶粘剂。最后，根据网版设计的迭代数据，提出了漏印面积的经验计算公式，为精确、快速的网版设计提供了支持。

水下成像是海洋探索最常用的方法之一，越来越多的研究表明偏振是某些水下生物在低光照下拥有视觉的关键。提出了一种基于深度学习和偏振成像的多浑浊度水下图像恢复方法。通过拍摄清水和不同浑浊度的水下偏振图像获得多浑浊度水下偏振数据集。提出小尺寸神经网络，让网络更好地学习到不同浑浊度水下偏振信息到清晰水下图像的映射关系，并针对不同场景需求提出不同步长的滑动窗口叠加方法。结果表明，所提出的偏振方法能有效恢复水下图像，在不同浑浊度下恢复的峰值信噪比相比原图平均提高47.39%。该方法将深度学习与偏振成像技术相结合，能够在多浑浊度环境下恢复水下图像，克服了利用普通图像得到的水下图像恢复效果差的问题。