角度权重估计是多角度动态光散射测量技术的重要环节, 其方法可依赖于光强均值或光强自相关函数基线。角度误差对颗粒粒度分布测量准确性的影响在很大程度上取决于角度权重系数的估计。通过对模拟和实测动态光散射数据的反演, 研究了角度误差对基线值法和光强均值法进行权重估计对粒度分布反演的影响。结果表明: 采用两种方法进行角度加权, 无角度误差时反演结果无显著差异。存在角度误差时, 误差对光强均值法反演结果的影响大于基线值法, 并且对大颗粒的影响显著大于对小颗粒的影响。导致这一结果的原因在于, 当散射角存在误差时, 基于Mie理论的光强均值法得到的权重系数为理论值, 与实测的光强自相关数据所对应的权重系数存在偏差。而且随着颗粒粒径的增大, Mie散射光强随散射角变化呈现出更为剧烈的波动, 致使这种偏差加大。因此, 采用基于Mie散射理论的光强均值法进行角度加权, 对多角度光散射测量装置应提出较高的精度要求。

在10-4 lx环境下, 由多像素光子计数探测器利用光子计数原理点阵扫描得到光子计数图像。为了呈现更多细节, 获得更高清晰度的图像, 首先采用Bayes-Shink阈值及改进的新符号函数对光子计数图像进行处理, 然后在图像重构阶段将低频系数置零, 以处理后的高频系数进行图像重构, 并将其设置为虚拟通道, 使观测信号的个数与信号源个数相同, 从而满足快速独立成分分析无噪分离模型, 最后实现光子计数图像和噪声的盲源分离。实验结果表明, 该算法与小波软、硬阈值算法和符号函数算法相比, 图像的峰值信噪比分别提高了16.39%、10.18%、5.20%。同时, 滤除噪声后的图像较好地保护了边缘细节, 视觉效果良好。

为了提高灰度图像中人眼视觉的情景感知和目标的识别率, 提出了多参数亮度值重映射的颜色传递方法, 将灰度图像赋予色彩。该方法首先将灰度目标图像和彩色参考图像由RGB颜色空间转换到亮度与色彩分离的YCbCr颜色空间。然后, 引入由彩色参考图像和灰度目标图像的列数和亮度共同决定的参数, 对彩色参考图像的亮度值进行运算, 使彩色参考图像与灰度目标图像具有相同的亮度值动态范围。最后, 根据目标像素和它周围的像素存在相关性, 进行灰度目标图像与彩色参考图像的像素匹配后, 将得到的结果再逆变至可以表示出各种色彩的RGB颜色空间。该颜色传递方法降低了色彩误传现象, 提高了颜色传递的准确度并缩短了程序的运行时间。

多峰颗粒体系粒度及其分布的测量是动态光散射技术的难点, 本文在Tikhonov正则化方法的目标函数中加入具有平坦约束功能的惩罚项, 增强对解的约束提高对多峰颗粒体系的反演性能.190/443 nm、282/953 nm、457/553 nm双峰分布颗粒体系、564 nm单峰分布颗粒体系和292/591/889 nm三峰颗粒体系的模拟数据, 以及306/974 nm、300/502 nm双峰颗粒体系的实测数据的反演表明, 在正则化反演中增加具有平坦约束功能的惩罚项, 可有效消除反演的颗粒粒度分布中出现的毛刺与虚假峰, 提高算法的峰值分辨能力和抗噪能力.该研究在发挥多角度动态光散射技术测量中、大超细颗粒时具有信息量多的优势, 实现宽范围的双峰及多峰分布颗粒体系的准确测量.

在分析角度误差对测量结果作用机制的基础上, 采用不同的角度误差, 通过对六组单峰(82 nm、104 nm、350 nm、431 nm、816 nm和865 nm)和三组双峰(137/601 nm、242/750 nm和470/895 nm)颗粒体系的模拟数据及306 nm/974 nm双峰颗粒体系实测动态光散射数据的反演, 研究了权重估计和基线计算两种途径中角度误差对反演结果的作用. 结果表明, 角度误差对颗粒粒度分布反演结果的影响是由基线计算和权重系数估计的双重作用途径产生的; 权重因素对峰值和性能误差的影响明显大于基线因素, 仅在小颗粒窄峰测量时, 基线因素对峰值误差的影响略超权重因素, 但权重因素对性能误差的影响仍然大于基线因素.

在大反演范围内, 小波正则化反演(WRIM)是一种改进动态光散射(DLS)数据反演精度的有效方法, 但该方法对强噪声及双峰颗粒数据的反演精度偏低。在WRIM基础上, 结合传统的单尺度Tikhonov、 截断奇异值分解(TSVD)正则化在动态光散射反演中的优点, 提出了一种Tikhonov-TSVD-WRIM(TTWRIM)多尺度动态光散射反演方法。该方法首先将Tikhonov用于粗尺度反演范围的自适应调整, 然后将TSVD用于细尺度反演, 并对反演结果进行五点三次平滑处理。在0.001、0.005及0.01三种噪声下, 分别采用Tikhonov、TSVD、WRIM及TTWRIM四种方法对模拟数据进行了反演, 结果表明, TTWRIM反演精度更高、抗干扰能力及双峰分辨力更强。最后, 实测颗粒的反演也验证了模拟数据的结论。在［1 nm,2000 nm］的反演范围内, TTWRIM对300 nm单峰及100~500 nm双峰实测颗粒的反演峰值误差分别为0.18％和2.81％。

基于近红外波长调制光谱和谐波探测方法,并采用时分复用方案,建立了多组分毒性气体同时检测的实验系统。成功实现了对火灾产物中多组分毒性气体(包括CO,CO2,HCN)浓度的同时检测,并通过对三个通道的基频分量和二次谐波分量进行实时数据处理,计算得到浓度结果。三种毒性气体各组分的满量程体积分数分别为4×10-4,4×10-4,3×10-4,测量结果误差的最大值不超过满量程的0.73%。实验结果表明,该系统进行气体浓度检测具有较好的线性度,并满足检测精度要求。

利用不同分辨率(1,2,4,8cm^-1)的红外光谱建立对多组分气体样本(一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮)的定量分析模型,研究了分辨率对气体定量测量精确性的影响。研究发现:对于样本中的各气体组分,在合适的分辨率下都有其最佳的测量精确性;而对于模型的整体精确性,在高分辨率1和2cm^-1以及低分辨率8cm^-1时模型都有较好的精确性,各组分相关系数(r)均值达到0.9995 以上,校正均方根误差(RMSEC)和验证均方根误差(RMSEP)的均值分别为18.36和15.43以下,而在分辨率为4cm^-1时,模型测量精确性陡然降低,r均值降到0.98966,RMSEC均值为90.37,RMSEP均值为64.33。实验结果表明:光谱分辨率对气体定量分析有明显的影响。为提高定量分析测量的精确性,需要针对不同的待测气体和应用场合采用合适的分辨率参数。