为进一步提高激光甲烷遥测仪的抗噪能力,在波长调制光谱技术“相干检测、低1/f噪声”的基础上,进一步利用小波去噪技术的“多尺度、多分辨分析”能力对气体吸收传感信号进行去噪处理。首先建立了一种甲烷遥测系统,通过仿真优化了小波去噪的相关参数,并分析了基于经验模态分解的小波去噪方法的效果;在采用和不采用小波去噪算法的情况下,开展了传感器性能的对比实验,以此验证该技术应用于遥测系统的可行性。利用积分浓度为200×10 -6 m的甲烷气体样品开展的甲烷检测实验结果表明,采用小波去噪算法提取二次谐波信号时,可将信噪比从116.4提高到179.8。对遥测系统开展的标定实验结果表明,提取的二次谐波信号幅值与气体浓度呈正比,未采用小波去噪算法时二者的拟合优度为0.990,采用小波去噪算法后的拟合优度为0.996。根据Allan方差的计算结果,未采用小波去噪算法时检测下限为3.4×10 -6 m,采用小波去噪算法后检测下限降至1.7×10 -6 m,检测分辨率提高了1倍。基于小波去噪和波长调制技术的激光甲烷遥测方法具有较高的信噪比、线性度和稳定性,可推广应用至现有的甲烷遥测系统中。

针对可调谐激光二极管吸收光谱技术, 提出用于对气体吸收信号进行分段快速傅里叶变换提取二次谐波信号的方法, 将该方法与传统正交锁相放大器的谐波信号处理方法进行对比; 利用MATLAB软件模拟产生乙炔气体吸收信号, 分别验证正交锁相放大器和分段快速傅里叶变换算法的功能; 设计基于LabVIEW软件的正交锁相放大器与快速傅里叶变换传感器信号处理平台, 结合近红外1.533 μm的分布反馈激光器以及自主研制的Herriot气室, 建立近红外乙炔气体传感系统; 利用配制的乙炔气体样品开展传感器的标定实验和Allan标准差测试实验。结果表明：两种方法都具有较好的线性拟合优度, 并呈现出相似的稳定性。

研究了基于选择最优滤光片多光谱成像系统优化问题,采用了优化的滤光片组合,组建了一个六通道的多光谱成像系统。利用提出的基向量和多项式组合的方式重构光谱数据,成功重建出博物馆、美术馆等展览馆常用的两种典型光源模拟器D65和A光源下油画的光谱反射率,并以光谱均方误差和色差综合误差评价成像质量。对两种光源下重建结果分析可得,最优滤光片的选取与光照环境密切相关。根据光照环境不同采用选取出的最优滤光片可得到最好光谱成像图,并且能在光谱和色度上都达到较高精度。

利用图像配准与融合技术实现了一种超声、红外、 紫外联合的便携式局部放电在线检测系统。分别提出了这三种技术的检测原理和模块 化结构，然后利用计算机对三种局部放电检测信号进行了融合处理，并将该信号置入了由摄像头获取的设 备图像之中，从而建立了与设备图像的位置对应关系。本文系统不仅可以分别显示超声、红外、紫外三种信号的定 位成像视频，而且还可以将这三种信号融合到一个视频界面中，从而直观地显示出三种检测方法中的局部放电 位置及其变化情况。结果表明，该系统具有携带方便、检测快速等优点，能够及时发现电力设备的故障，因此具有 比较广泛的应用价值。

基于液晶可调滤波器(LCTF)和CMOS组合的多光谱成像系统,在435~720 nm波段范围内,以每隔5 nm波段对小白菜叶片进行灰度值信息的提取,然后求出各个波段的灰度值平均值、标准差以及相关系数,并采用自适应波段选择法(ABS)提取出小白菜叶片的波段指数,最后通过波段指数的排序选取出小白菜叶片的有效特征波段。实验结果表明,用ABS的特征波段提取的算法,能够快速有效地获取小白菜叶片的光谱信息,在445 nm、450 nm、455 nm、680 nm、685 nm、690 nm、695 nm和710 nm波段具有较理想的波段指数值,有较大的光谱信息量。因此,这些波段可以很好地作为识别小白菜叶片的有效特征信息波段。

在给定的照明和观察条件下，由普通商业数码相机的信号值重建物体表面的光谱反射率是当前颜色科学工程领域的重要研究课题。选用佳能EOS 400D数码相机分别配合蓝色、绿色滤光片来采集物体表面的RGB信号，分别采用R矩阵法和主成分分析法（PCA）进行色卡和国画中指定色块的光谱反射率重建研究。实验结果表明，R矩阵法的色度精度和光谱精度均优于PCA。利用R矩阵法重建国画中参考色块光谱反射率，结果表明该算法能满足高精度艺术品再现的需要，具有较高的应用价值和现实意义，在颜色复制、颜色质量评估和数字典藏等领域拥有广阔的应用前景。

基于中红外光谱吸收技术, 利用一氧化碳(CO)气体分子在4.6 μm处的基频吸收带, 采用新脉冲的红外光源和双通道的热释电探测器, 研制了一种CO浓度检测系统。 该系统主要由脉冲调制式宽带热光源、 开放式椭球聚光镜/气室、 双通道探测器、 主控及信号处理模块构成。 通过优化开放式椭球聚光镜/气室, 气体吸收光程达到40 cm, 探测器输出电信号的幅度增加约为原来的2~3倍。 因此, 采用椭球聚光镜后, 将在一定程度上提高系统的信噪比从而改善系统的性能指标。 利用配备的CO气体样品, 研究了该系统对CO气体的传感特性。 实验结果显示, 该系统的最小检测下限为10 ppm, 在该浓度点的测量误差约为14%; 在20~25 000 ppm范围内的测量误差小于7.8%; 对0 ppm气体样品的连续50分钟测量结果的最大偏差约为3 ppm, 标准差约为0.18 ppm。 同基于量子级联激光器和分布反馈激光器的CO检测系统相比, 该系统具有性价比高、 光路结构简单等优势, 从而在煤矿、 环保等场合下的CO检测方面具有较好应用前景。

SF6气体在放电或过热时会发生电离和分解，产生多种气体分解物。这些分解物会影响电气设备的绝缘性能。但现有的红外气体检测手段均无法对SF6分解气体进行现场在线测量。根据实际需求，本文根据光栅分光的原理设计了一种红外光谱检测系统。该系统可对SF6分解气体的成分和含量进行实时测量，可在电气设备带电运行的状态下进行在线测量。测量数据为分析设备的性能和安全状况提供有力的依据。