耐热钢微观组织及机械性能会随着服役过程发生退化，对老化状态的实时快速监测对安全运行及生产具有重要意义。基于便携式激光诱导击穿光谱（LIBS）设备对获取的T91光谱特征进行降维并优化了老化等级评估模型，实现了对T91耐热钢老化等级的快速诊断。分别采用主成分分析与线性判别式分析（LDA）的降维方法，对光谱特征进行优化精简。而后基于降维后的数据，进一步采用K最近邻算法和支持向量机（SVM）算法来建立金属老化等级评估模型，讨论了建模关键参数选择对模型性能的影响。结果表明，经过LDA降维的光谱数据能实现更好的聚类分布，可有效提高评估模型的准确率。同时，应用LDA-SVM模型能获得最高的老化等级评估准确度，达94.58%。所采用的模型建模方法可有效实现基于便携式LIBS的T91耐热钢老化等级评估。

作物氮含量影响作物的生长状况, 合适的施氮量可以促进作物生长和提高作物产量, 因此准确、 快速地监测作物的氮含量十分必要。 旨在探索将无人机成像高光谱获取的植被指数和光谱特征参数相结合以提高冬小麦关键生育期氮含量估算精度的潜力。 首先, 以无人机为遥感平台, 搭载高光谱传感器获取了冬小麦拔节期、 挑旗期、 开花期和灌浆期4个主要生育期的高光谱遥感影像, 并实测了各生育期的氮含量数据。 其次, 基于预处理后的高光谱影像, 提取冬小麦各生育期的冠层反射率数据, 并构造能较好反映作物氮素营养状况的12种植被指数和12种光谱特征参数。 然后, 计算了各光谱参数与冬小麦氮含量的相关性, 并筛选出各生育期与氮含量相关性较强的植被指数和光谱特征参数； 最后, 利用逐步回归分析（SWR）构建基于植被指数、 植被指数结合光谱特征参数的氮含量估算模型。 结果显示: (1)选取的大部分植被指数和光谱特征参数与冬小麦氮含量都有较高的相关性。 其中, 植被指数的相关性高于光谱特征参数； (2)基于单个植被指数或光谱特征参数估算冬小麦虽然可行, 但精度还有待进一步提高； (3)与单一植被指数或光谱特征参数相比, 植被指数结合光谱特征变量利用SWR方法构建的氮含量估算模型的精度和稳定性更高(拔节期: 建模R2=0.64, RMSE=24.68%, NRMSE=7.96%, 验证R2=0.77, RMSE=23.13%, NRMSE=7.81%； 挑旗期: 建模R2=0.81, RMSE=15.79%, NRMSE=7.41%, 验证R2=0.84, RMSE=15.10%, NRMSE=7.08%； 开花期: 建模R2=0.78, RMSE=9.88%, NRMSE=5.66%, 验证R2=0.85, RMSE=9.12%, NRMSE=4.76%； 灌浆期: 建模R2=0.49, RMSE=13.68%, NRMSE=9.85%, 验证R2=0.40, RMSE=18.29%, NRMSE=14.73%)。 研究结果表明, 结合无人机成像高光谱获取的植被指数和光谱特征参数构建的冬小麦氮含量估算模型精度和稳定性较高, 研究结果可为冬小麦氮含量的空间分布和精准管理提供参考。

研究新降雪中溶解性有机质（DOM）的光谱特征有利于探究其与大气污染物的响应关系。 采用紫外-可见吸收光谱（UV-Vis absorption spectroscopy）、 三维荧光光谱（three dimensional fluorescence spectroscopy）结合平行因子分析（PARAFAC）技术, 分析了哈尔滨市新降雪样品中DOM的光谱特征及其来源。 新降雪中有色溶解性有机质（CDOM）浓度与荧光溶解性有机质（FDOM）强度变化呈现相同趋势, 其中CDOM含量因DOM来源、 大气云团运移、 大气污染情况及发色团光漂白性质的不同而与其他环境介质中CDOM浓度存在差异; 而FDOM强度则因环境介质中盐分含量及DOM的降解动力学速率存在差异而小于土壤和海洋。 新降雪中DOM的吸收光谱呈现指数递减趋势, 与冬季大气颗粒物中水溶性有机物发色团的吸收光谱相似, 在200~220 nm处存在明显吸收峰（由于受到水分子和溶解氧影响）, 表明DOM存在较多的不饱和双键共轭结构。 E2/E3值（250和365 nm处的吸光度比值）结果表明, 新降雪中DOM具有结构简单、 分子量小和芳香性弱的特征, 类富里酸为其主要组成物质; 通过PARAFAC共解析出类腐殖质和类蛋白质两类荧光组分, 其对荧光强度的贡献分别为66.78%和33.22%。 荧光参数分析结果表明, 该研究新降雪中DOM同时受陆源输入和微生物活动的影响, 并且具有较强的自生源特征（BIX>1）和较弱的腐殖化特征（HIX<0.8）。 荧光组分与大气污染物的相关性分析表明, 哈尔滨市新降雪中的荧光组分具有相同来源, 化石燃料、 生物质燃烧、 交通及工业等排放的细颗粒物（PM2.5）为新降雪中DOM的重要来源, 并通过类腐殖质组分的最大荧光强度初步建立了PM2.5浓度值的预测方程。 新降雪中DOM光谱特征分析可为揭示其来源组成及深入探寻其载体行为机制提供参考价值, 亦可为大气环境污染快速诊断识别提供新的研究思路和技术保障。

针对现有色纺纱配色模型对纤维集合体呈色机理解释上表述模糊的问题, 对原液着色粘胶纤维集合体在纺纱过程中的颜色变化机理进行了探究。 实验纺制了36组不同混色比条纱样品, 利用欧式距离和光谱角距离分别量化各组不同状态纤维集合体间的光谱幅值差异和形状差异, 并以基于CMC(2∶1)公式的色差评价为对照, 结合基于类别可分比（CSR）公式的差异性判别准则对量化的光谱差、 色差大小作以横向比较, 分析了纺纱过程中纤维集合体形态改变对反射光量与单色光成分的影响, 其中, 在生条与熟条间, 样品CSRED和CSREcmc均值分别为2.87、 2.17, 表现近似, 且有30组样品对应CSRED>1, 23组样品对应CSREcmc>1, 光谱的辐射差异较色差表现更稳定, 在熟条与纱线间, dED和ΔEcmc有相同趋势的更大幅度改变, 全部样品CSRED和CSREcmc均大于1; 以上过程中, 样品光谱的形状差异均保持较小的尺度, 并条与纺纱前后, 分别有20组、 22组样品对应CSRSAD>1, 且其均值分别为1.69、 1.60, 并不随加工进行而发生显著变化。 由此得出, 在纺纱过程中, 因纤维排列和聚集态的重塑, 反射光的量(明度)呈减小趋势, 且气流纺阶段是发生变化的主要阶段, 而光质(色相)并不在此过程发生显著变化。 进一步地, 依据纤维的光反射理论, 即纤维的反射光的量主要受外反射光影响, 而色度主要受内反射光的影响, 可以得出纺纱加工主要影响了纤维的外反射光, 而对内反射光不具有解释力。 另一方面, 还验证了综合光谱幅值和形状特征的SAD-ED公式对色纺纱颜色差异的表征能力, CSRSAD-ED可分辨31组生条熟条样本, 可分辨全部条纱样本, 该方案较CMC(2∶1)公式更具敏感性和稳定性, 为色纺纱的颜色评价提供了新思路。

枇杷果味甘酸, 供生食、 蜜饯、 酿酒用, 有化痰止咳、 和胃降气之效, 是春夏之交的度淡水果。 枇杷皮薄、 质细、 松软多汁, 在采摘及藏运过程中极易发生碰伤, 造成经济损失, 因此对碰伤枇杷的高精度快速分级检测处理至关重要。 针对几种碰伤程度的枇杷可以选用不同的方法以减少经济损失, 轻度碰伤的可以制作枇杷汁、 枇杷膏等; 中度碰伤的可以去除损伤部分制作枇杷罐头进行保存; 重度碰伤的直接处理掉节约仓储成本。 目前枇杷的碰伤程度主要通过操作员的肉眼进行损伤辨别, 受到个人习惯、 光线强度和主观心理因素影响, 会对不同碰伤程度的枇杷造成误分类。 故此提出基于高光谱成像技术图谱特征融合的方法对枇杷碰伤程度进行高精度、 快速、 无损分级。 首先, 利用自由落体碰撞装置制备轻度、 中度、 重度碰伤三组样品, 并利用高光谱成像系统采集各样品数据; 其次选用感兴区内100个像素点的平均光谱作为样本光谱并用多元散射校正(MSC)对光谱进行预处理, 作为光谱特征用于后续模型使用; 最后将光谱数据结合枇杷样品的颜色特征, 利用随机森林(RF)、 偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)、 极限学习机(ELM)、 最小二乘支持向量机(LS-SVM)分别建立基于枇杷光谱特征、 RGB颜色特征结合光谱特征、 HSI颜色特征结合光谱特征、 混合颜色特征结合光谱特征的枇杷碰伤程度模型, 在所有模型中混合图像特征结合光谱特征的枇杷碰伤程度模型预测效果最好, 利用RF、 PLS-DA、 ELM、 LS-SVM算法的模型整体识别准确率分别为91.11%、 86.67%、 95.56%、 100%, 其中基于RBF核函数的LS-SVM碰伤枇杷模型准确率最高。 研究结果说明: 单一光谱特征模型准确率最低, 结合RGB颜色特征、 HSI颜色特征后具有更高的准确率, 光谱特征结合混合颜色特征建立的模型准确率最高, 该研究为水果碰伤程度判别提供了一定的理论参考和实验依据。

为解决可降解地膜因降解而发生过早的破裂, 研究不同覆盖方式下PPC地膜的稳定性及降解情况。 设置了6种田间覆盖方式: 单层黑色PPC地膜（SB）; 单层白色PPC地膜（SW）; 双层黑色PPC地膜（DB）; 双层白色PPC地膜（DW）; 上黑色下白色双层PPC地膜（DBW）; 上白色下黑色双层PPC地膜（DWB）, 测定了不同时间段地膜的红外光谱特征、 力学性能和分子量, 对不同处理下地膜的降解情况做出判断。 结果表明, 地膜长时间暴露在自然条件下, 地膜的韧性变差, 分子结构中的主链发生断裂, 进而C-H键和C-O键的吸收峰相对强度随时间延长发生下降; 由于地膜在水分子和微生物的作用下发生降解进而导致CO伸缩振动峰和C-O-C反对称吸收峰相对强度出现不同程度的上升。 双层地膜因经阳光照射下分子链活跃出现粘连的现象, 稳定性明显高于单层地膜, 因此双层地膜DWB和DBW处理的官能团吸收峰强度较单层地膜稳定, 降解程度相对更缓慢。 各处理的分子量和力学性能都呈现下降的趋势, 双层地膜处理的分子量、 伸拉力强度和断裂伸长率显著高于单层地膜, 其中黑白双层地膜DWB处理和DBW处理在30～150 d内的稳定性强于单层地膜, 到150 d时, DWB处理和DBW处理的分子键断裂伸长率下降至117.66%～120.39%和151.69%～175.20%, 伸拉力强度下降至18.28～13.95和15.35～9.81 MPa; 重均分子量为72 663和66 555 g·mol-1, 数均分子量为62 416和66 555 g·mol-1。 综合分析说明相比较单层地膜, 覆盖黑白双层地膜可以减缓PPC地膜因降解而导致的地膜破裂, 延长保水保墒性能的时间, 更好地发挥双层地膜的优势。 PPC地膜双层覆盖方式经过优化后在作物生育期内可以保持其稳定性, 且在作物生育期后又可以像单层地膜一样降解, 可在实践中应用, 也为PPC地膜在农业生产中的应用提供了理论依据。

叶绿素a（Chlorophyll-a, Chl-a）浓度是监测浮游植物和水质状况的代表性指标, 对湖泊富营养化评价具有重要意义。 为了探求南漪湖多时相的Chl-a浓度高光谱特征及反演方法, 选取2020年—2021年间南漪湖8次走航式水体实验同步采集的98组高光谱数据和Chl-a浓度数据, 分析不同Chl-a浓度条件下南漪湖实测光谱的变化特征, 同时考虑水质组分变化和采样时间变化对光谱的影响, 提取能反映Chl-a浓度信息的特征波段。 然后引入峰谷距离法、 荧光基线高度法、 峰面积法和基于峰面积法改进的谷上峰面积法共同反演南漪湖Chl-a浓度, 并利用5折交叉验证法比较不同反演算法的优劣。 研究结果表明: （1）随着Chl-a浓度的增大, 荧光峰位置向红外方向移动, Chl-a吸收谷和荧光峰分别有加深和升高的趋势, 峰谷差异更加明显, 荧光峰附近谱段能够有效反映Chl-a浓度变化; （2）利用5折交叉验证法将样本分为5组, 依次作为验证集进行建模, 对于不同组别的验证集各方法的RMSE和 MAPE极差平均值分别为0.437 5 μg·L-1和28.27%, 可见样本建模集与验证集的选取会显著影响精度评价结果, 5折交叉验证的方法可以减小上述误差, 在样本范围内最大程度地比较出各方法的优劣; （3）结合Chl-a浓度吸收谷极小值处水平切线提出的谷上峰面积法取得了最优的反演结果, 其验证精度分别为R2=0.756 7, RMSE=1.653 1 μg·L-1, MAPE=40.77%, 相较于峰谷距离法、 荧光基线高度法和峰面积法精度均有提升, 为叶绿素a浓度荧光反演提供了新的思路。

由于自保护药芯焊丝具有抗风性以及优异的焊缝性能, 已广泛应用于野外管道焊接以及大型机械的修复过程。 电极极性是影响焊接过程的重要工艺参数。 为了研究电极极性对电弧等离子体的影响机理, 设计电弧等离子体空域中各点逐步扫描的同步采集系统, 通过光谱特征谱线的分析, 采用Stark谱线轮廓法计算电子密度, 并且基于Boltzmann作图法计算电弧等离子体的温度, 同时针对Al和Mg活性元素的分布特征进行分析。 结果表明, 靠近电极处, 沿y轴负方向, 直流正接时（焊丝接电源负极性）, 弧柱中心区电弧电子密度、 电弧温度和活性元素呈现“水滴状”分布。 而直流反接时（焊丝接电源正极性）, 弧柱中心区电弧电子密度、 电弧温度和活性元素的分布特征表现为“手指状”分布。 根据“自磁收缩”的原理, 直流正接条件下, 活性元素在径向方向受到的电磁力较小, 整体分布呈现发散状。 直流反接条件下, 活性元素在径向方向受到的电磁力较大, 收缩较为严重, 整体表现为收缩状态。 采用相同的电参数时, 直流反接条件下弧柱中心区的电弧电子密度、 电弧温度均大于直流正接条件下得到的电子密度和电弧温度, 其中电子密度分布特征和带电粒子的电离程度是影响电弧温度的主要因素。 在相同的电极极性下, 随着电流、 电压的增大, 电弧等离子体的温度和电子密度都在显著增大。

豫西陆院沟金矿是熊耳山地区重要的破碎蚀变岩型金矿, 黄铁矿是其主要的载金矿物, 对黄铁矿主量元素、 微量元素、 同位素等进行测试能够分析金矿的成矿过程, 常规的测试手段主要有电子探针、 激光剥蚀电感耦合等离子质谱等方法, 但这些方法具有测试时间长、 成本高的缺点。 不同温压条件下形成的黄铁矿其光谱特征不同, 对黄铁矿进行激光拉曼测试, 分析其拉曼特征位移峰及半高宽（FWHM）的变化可判断黄铁矿形成的温度和压力, 进一步可推测金矿的成矿过程, 该方法相比于传统的分析测试方法具有经济、 高效的优势。 通过对陆院沟金矿不同标高430~670 m的黄铁矿样品进行拉曼光谱分析发现其379 cm-1附近的特征拉曼位移Ag自标高430~500 m呈现不断增大的趋势, 自标高500~580 m呈现不断减小的趋势, 自标高580~670 m又呈现不断增大的趋势。 Ag拉曼位移一般随着成矿压力的增大而增大, 推断控矿断裂存在两期构造活动, 第一期构造活动破碎带达到标高500 m左右, 第二期构造活动是在第一期的基础上继续向上发展, 达到标高约670 m的范围。 379 cm-1处特征峰半高宽可指示黄铁矿晶体的结晶度和有序度, 一般特征峰半高宽越宽其结晶度、 有序度越差, 黄铁矿结晶沉淀温度越高。 从标高430 m至标高500 m, 载金黄铁矿在379 cm-1附近峰的半高宽从7.94逐渐增大到12.81, 自标高500 m至标高670 m, 其半高宽从12.81逐渐减小到8.81。 推测与两期构造相对应, 存在两期热液活动。 通过对标高430 m处的黄铁矿进行电子探针扫面分析, 发现确实存在两期热液活动, 第一期热液中As元素含量较低, 第二期热液As元素含量较高。 对标高430 m处第二期热液形成的黄铁矿进行拉曼光谱测试, 其Ag为381.86, 指示了较低的结晶沉淀压力; 半高宽为12.80, 指示了较高的黄铁矿结晶沉淀温度。 上述事实证实了推测的地质过程。Multiphase Metallogenesis