吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
随着工业化和城市化的加深, 城市土壤重金属污染状况愈发严重, 而传统的实验室化学分析方法例如电感耦合等离子体质谱法分析周期较长, 易产生废弃实验试剂二次污染环境。 便携式X荧光光谱法是一种可以在野外现场直接进行快速、 无损分析的测试手段, 而基体效应是影响该方法测试准确度和精密度的最主要因素。 当今较为常用的校正方法为传统线性回归法, 该方法受离群值影响较大, 处理后数据依然存在较大的偏差。 本研究通过将常量元素的测试数据加入到待测元素的校正方程中, 来减弱测试过程中基体效应的影响。 利用便携式X荧光光谱仪对吉林大学各校区土壤样品的Cr, Ni, Cu, Zn和Pb重金属含量在原位条件下进行了快速测试, 探究了对各重金属元素基体效应影响最大的常量元素, 并结合偏最小二乘法及多元线性回归对原始谢尔曼方程进行调整, 利用电感耦合等离子体质谱法作为参照, 通过新方程对各重金属元素进行了基体效应校正, 通过统计学参数对比该方法处理后的数据和经传统线性回归法处理后的数据的区别, 并通过对应分析综合分析元素及样品间的相关性。 结果表明常量元素是基体效应影响的重要元素, 基于不同常量元素的基体效应校正方程效果较好, 适用性Cr>Pb>Zn>Ni>Cu, 校正后数据质量得到了明显提高, 决定系数增大, 回归图像更加集中, 平均绝对误差、 均方根误差等参数均进一步减小, 校正效果优于传统的线性回归法。 基体效应校正法主要是通过减小离群值的偏离程度来减小数据总体的平均误差和离散程度。 处理后数据满足定量分析要求, 可以推广至便携式X荧光光谱法对于土壤重金属快速的大面积扫面测试, 检测环境质量。 同时对应分析是一种多维数据维度与多维数据维度之间的分析方法, 用于多种变量间的分类与相关性分析具有非常优秀的效果。
便携式X荧光光谱 基体效应 对应分析 土壤 重金属 Portable X-ray fluorescence Matrix effect Correspondence analysis Soil Heavy metal 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2309
吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
利用原子吸收光谱法进行地质样品中微量元素含量的测定简便、 快速、 准确、 经济, 目前在地质实验室中得到了广泛应用。 然而复杂的前处理流程和测试过程都会不可避免地引入不确定度。 根据《检验和校准实验室能力的通用要求》, 实验室应适当进行测量结果不确定度的评定。 本研究利用电热板消解, 火焰原子吸收光谱法, 测定国家标准岩石样品与采自胶东曲家金矿岩心样品中铜、 铅和锌的含量。 以空白样品测试结果标准偏差的三倍作为仪器检出限。 标准样品及岩心样品测试结果均符合DZ/T 0130.3—2006中关于测试准确度与精密度的要求。 在实验室内部, 采用自下而上的方法进行测量结果不确定度的评定, 确定了测量不确定度的来源, 包括样品称量、 样品定容、 样品消解、 标准系列的配制、 标准曲线最小二乘拟合及重复性测量, 准确计算了六个不确定分量的大小及扩展不确定度。 其中, 后四个分量是测量结果不确定度的主要来源。 结果显示标准样品中铜、 铅和锌含量测量结果不确定度均小于标准证书中给定的不确定度, 岩心样品中铜、 铅和锌的含量分别为(4.965±0.383), (36.415±2.449)和(30.818±0.736)μg·g-1。 对六个来源的不确定度进行比较, 提出采用该方法测量岩石样品中铜、 铅和锌含量时的几点改进: 调整取样量或定容体积来提高待测溶液中元素浓度及吸光度、 调整标准系列浓度使其与待测溶液中元素浓度相近、 增加标准点和待测溶液测量次数、 尽量使用相对标准不确定度小的移液管进行稀释操作等。 将测量结果不确定度的评定作为有效工具, 指导改进分析方法及测试流程, 在岩石样品微量元素含量准确测定工作中具有重要的意义。
原子吸收光谱 不确定度 岩石 铜 铅 锌 Atomic Absorption Spectrometry Uncertainty Rock Copper Lead Zinc 光谱学与光谱分析
2022, 42(7): 2101
针对现有人群密度估计方法在实际应用中容易受到环境干扰、适应性不强等限制, 提出一种基于多信息卷积神经网络的人群密度估计方法。首先, 根据样本数据的特点生成数据密度图标注与数据增强; 然后, 为适应不同真实场景的巨大差异, 提取图像的色调、色饱和度、灰度(HSG)信息作为训练数据的输入, 并利用共享卷积层、结合两个子网络不同卷积深度的特征构建网络模型; 最后, 对网络输出的密度图进行积分, 得到相应的人数。与主流方法对比, 在Shanghaitech数据集上进行的相关实验证明了所提方法的良好性能。
计算机视觉 人群密度估计 卷积神经网络 密度图 computer vision crowd density estimation convolutional neural network density map
光电工程中探测器接收的光强包括透射光和大气前向散射光。雾和大气气溶胶粒子的前向散射增强了透射光, 从而导致测量的衰减比实际衰减小。本文采用Mie散射理论, 根据气溶胶谱分布以及雾滴的谱分布模型及其与能见度的经验关系, 计算了可见光到中波红外波长的前向散射修正因子。详细分析了激光在气溶胶和雾衰减中前向散射修正因子随粒子平均半径、能见度和波长等参数的变化关系, 并拟合出前向散射修正因子随粒子平均半径和视场乘积的经验关系式, 在10°视场内平均残差小于0.02, 可为相关光电工程提供参考。
前向散射 消光 修正因子 气溶胶 雾 forward scattering extinction correction factor aerosol fog
中国洛阳电子装备试验中心光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
激光定向干扰是对抗红外成像导引头的最有效方式，因此开展对红外成像 导引头的激光定向干扰研究具有重大意义。影响中波激光定向干扰效能的因素有很多，其中激光 到靶功率密度是影响定向干扰效能的重要因素。从大气传输对中波激光的衰减、导引头光学 系统对中波激光的光学增益、干扰激光光斑随干扰距离的变化等因素出发，研究了中波激光 的大气传输透过率与大气能见度及传输距离的关系，分析了大气湍流强度对激光传输总发散角 的影响。得到了3.8 μm激光对红外成像导引头的定向干扰模型，绘出了激光到靶功率密度、大 气能见度、大气湍流强度以及干扰距离之间的关系曲线，并通过外场实测对该模型进行了验证。结果表明，误 差在一个数量级之内，主要来自于远场激光光斑和传输路径上大气透过率的计算误差。该研究 对于激光定向干扰装备的论证和研制具有一定的参考价值。
中波激光 定向干扰 红外成像导引头 大气能见度 湍流强度 mid-infrared laser directional jamming infrared imaging seeker atmospheric visibility turbulence intensity
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 光电对抗测试评估重点实验室, 河南 洛阳 471003
提出了一种新的图像边缘检测算法, 首先研究分析了典型边缘检测算法的边缘检测能力、存在的不足及原因; 然后在综合Sobel边缘检测算子优势的基础上, 提出了新的边缘检测算子, 将其大小设置为5×5, 参与检测的算子元素增多, 提高了边缘检测的灵敏度, 同时算子考虑图像低通滤波特点, 有效滤除了噪声; 最后对本算法有效性进行了实验验证。实验结果表明, 该方法在一定程度上可以解决边缘断裂和双边响应问题, 可尽可能完整的将属于同一目标对象的边缘轮廓提取出来, 为后续应用提供更完整和更精确的边缘数据。
图像处理 边缘检测 Sobel算子 低通滤波 直线提取 image processing edge detection Sobel operator low-pass filter line extraction
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
激光编码是激光半主动制导**抵抗激光诱偏干扰的重要措施, 现有激光编码具有一定的规律性, 很容易被干扰系统所识别破解, 而使激光半主动制导**受到威胁。为此, 提出了一种基于绝对精确时间控制的激光脉冲激光编码方法。首先利用北斗授时系统对激光编码端授时, 以此得到精确时刻, 以绝对精确整秒时刻为参数, 根据编码基频大小, 按照编码函数一次产生当前时刻所需数量的脉冲时间间隔; 然后在后续时刻利用定时器在预产生的时间间隔处产生脉冲信号, 并控制脉冲宽度; 最后对该编码方法的有效性进行了仿真实验和实际实验验证。实验结果表明, 授时精度20 ns, 脉冲编码精度优于30 ns。该编码最大的特点是各编码脉冲时间间隔各不相同, 无任何规律和周期, 是一种准随机分布编码, 而且编码函数运算量小, 易于实现, 具有较强的抗解码能力。
时间控制脉冲间隔 脉冲编码 北斗授时同步 绝对精确时间 激光半主动制导 laser pulse encoding time-controlled pulse interval timing and synchronization absolutely precise time laser semi-active guidance 红外与激光工程
2016, 45(10): 1006002
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
利用Mach-Zehnder (M-Z)结构的尾纤型铌酸锂(LiNbO3)电光强度调制器作为主动调Q开关元件,采用974nm半导体激光器作为泵浦源,峰值吸收系数为110 dB/m的掺杂铒光纤作为增益介质,实现了1550 nm波长的全光 纤主动调Q激光器。通过电光强度调制器对腔内损耗进行了周期性调制,实现Q开关作用, 获得了稳定的调Q脉冲输出。通过改变泵浦功率和调制频率研究了脉冲宽度和峰值功率的变化 规律,调制频率在50 Hz～88 kHz内调整时可以得到稳定输出脉冲。调制频率为1 kHz时 获得最窄脉冲宽度246 ns, 峰值功率近5 W。
激光技术 主动调Q Mach-Zehnder电光调制器 多峰现象 laser techniques actively Q-switching Mach-Zehnder electro-optical modulator multi-peak phenomenon
光电对抗测试评估技术重点实验室, 河南 洛阳 471003
从激光敌我识别原理和询问信号编码模式分析出发,研究了重频激光对PPM编码调制的激光敌我识别系统的干扰机理,得出了在一定重复频率激光干扰环境下激光敌我识别概率的数学表达式。针对干扰激光重频、询问信号编码、应答设备波门等参数对激光敌我识别概率的影响进行了仿真计算和分析,得出了不同参数设置对激光敌我识别概率的影响。仿真结果表明,对于同一种激光询问信号,正确识别概率随着干扰激光重频的升高而明显降低,可以通过缩短应答设备的波门宽度、降低询问信号基频或提高询问信号中有效脉位的占空比等方法,改变激光询问信号的参数,以降低其受非询问激光信号的干扰程度,从而提高激光敌我识别系统的抗重频激光干扰能力,对提高激光敌我识别系统的抗激光干扰能力具有一定的参考价值。
激光敌我识别 识别概率 仿真 激光干扰 脉冲位置调制 laser IFF identify probability simulation laser jamming pulse position modulation
中国洛阳电子装备试验中心 光电对抗测试评估技术重点实验室，河南 洛阳 471003
天空背景的红外辐射特征对目标侦察探测具有重要意义。利用3 μm～5 μm 中波、8 μm～12 μm长波红外测量设备对天空背景红外辐射亮度进行了测量，长波波段辐射亮度在3.7～13.6 W·m－2·sr－1，中波波段辐射亮度在0.05～0.48 W·m－2·sr－1，相同条件长波辐射亮度高于中波辐射亮度1～2 个数量级；随着观测角增大，天空背景辐射亮度显著降低，同时太阳辐射、大气温度等因素也对天空背景辐射有较大的影响。利用测量结果仿真分析了天空背景辐射对目标侦察探测距离的影响，结果表明当观测角由9.6°降低到1.9°时，红外搜索跟踪系统探测距离会减少41.5%～46.2%。
天空背景 红外辐射亮度 目标探测 程辐射 探测距离 sky background infrared radiant intensity target detection air path radiation detection distance
