期刊基本信息
创刊：
1981年 • 月刊
名称：
光谱学与光谱分析
英文：
Spectroscopy and Spectral Analysis
主管单位：
中国科学技术协会
主办单位：
中国光学学会
出版单位：
北京大学出版社
主编：
黄本立
ISSN：
1000-0593
刊号：
CN 11-2200/O4
电话：
010-62181070，62182998
邮箱：
地址：
北京市海淀区学院南路76号，光谱学与光谱分析期刊社
邮编：
100081
定价：
65元/期
本期栏目 2012, 32(12)
光谱学与光谱分析 第32卷 第12期
2010年10月14日无人机遥感载荷验证场科学实验在内蒙古乌拉特前旗展开, 这是我国首个航空遥感定标验证场的首次科学实验。 通过验证场实验数据及制作的朗伯特性好的六块高光谱辐射特性靶标, 采用反射率基法对搭载在无人机平台上的宽视场多光谱相机进行了场地绝对辐射定标。 结果显示, 对于成功获取影像的绿光、 红光及近红外通道的绝对定标结果中, 计数值(DN值)与辐射传输计算得出的表观辐亮度之间的线性相关系数优于99%。 经误差分析得到不确定度为5.19%, 优于验证场课题要求的6%。 定标结果表示, 验证场所配备之高光谱辐射特性靶标适用于机载多光谱载荷的场地绝对定标, 且定标结果可靠, 可以用于地物参数的反演。
辐射定标 反射率基法 表观辐亮度 辐射特性靶标 Radiometric calibration Reflectance-based method Apparent radiance Radiometric target 量子点(QD)具有抗漂白能力强、 量子产率高、 激发谱宽和发射谱窄等优点, 在生物荧光标记领域有较广泛的应用。 利用QD 585和Hoechst 33342 (H342)双标记小鼠卵母细胞中DNA甲基转移酶(Dnmt)和染色体, 通过双光子成像同时双通道探测它们的荧光图像, 获得了Dnmt蛋白表达的三维空间分布。 发现老龄小鼠卵母细胞不适合体外培养成熟: 该成熟方式不仅引起老龄小鼠卵母细胞Dnmt蛋白含量的变化, 而且还改变了它们在胞质中的空间分布。 这些改变可能与异常的甲基化修饰有关。
双光子成像 量子点 衰老 体外成熟 DNA甲基转移酶 Two-photon imaging Quantum dot Aging In-vitro maturation DNA methyltransferase 研究了人工神经网络在激光诱导击穿光谱(LIBS)塑料分类识别方面的应用。 选用七种常见的塑料作为实验样品, 获得每种样品的170组LIBS光谱数据, 利用主成分分析获得前五个主成分的得分矩阵。 用每种塑料样品的130组光谱数据的主成分得分矩阵作为训练集, 建立反向传播(BP)人工神经网络模型。 将其余40组主成分得分作为测试数据输入训练好的模型进行分类识别, 其识别准确度达到97.5%。 实验结果表明, 通过采用主成分分析与BP人工神经网络相结合的方法, 可以很好地进行塑料激光诱导击穿光谱的分类识别, 对塑料的回收利用有重要价值。
激光诱导击穿光谱 塑料 主成分分析 BP人工神经网络 分类识别 Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) Plastics Principal component analysis(PCA) Artificial neural network(BP) Material classification 光学-光学双共振激发NaK至61Σ+高位电子态, 研究了NaK(61Σ+)与H2的电子-振转能量转移。 利用相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)光谱技术检测H2的振转态分布。 扫描CARS谱表明H2在(1, 1), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 2), (3, 3)和(3, 5)振转能级上有布居。 对于(3,1), (3,2), (3,3)和(3,5)能级, 扫描CARS谱峰值直接给出布居数之比。 对于(1,1), (2,1), (2,2)和(2,3)能级, 扫描CARS谱峰值给出二个可能的布居数之比, 利用一个速率方程组, 由时间分辨CARS轮廓可以得到真实的比值。 用n1～n8分别表示H2的(3,1), (2,1), (1,1), (3,3), (2,3), (2,2), (3,2)和(3,5)能级上布居密度, 得到n2/n1～n8/n1分别为0.51, 0.97, 0.45, 0.18, 0.10, 0.26和0.31。 利用Stern-Volmer公式, 得到61Σ+态的总退布速率系数为(2.1±0.4)×10-10 cm3s-1, 由H2各振转能级布居数之比, 得到61Σ+-(1,1), (2,1), (2,2), (2,3), (3,1), (3,2), (3,3)和(3,5)转移速率系数(10-11 cm3·s-1单位)分别为5.4±1.6, 2.8±0.8, 0.6±0.2, 1.0±0.3, 5.6±1.7, 1.4±0.4, 2.5±0.8和1.7±0.5。
激光光谱 电子-振转能量转移 CARS谱 速率系数 Laser spectroscopy E-V. R energy transfer CARS spectrum Rate coefficient NaK (61Σ+)-H2 NaK(61Σ+)-H2 在氨基膦酸螯合纤维的制备过程中, 用红外光谱法对聚丙烯接枝苯乙烯、 乙酰基和多胺系列和氨基膦酸螯合纤维进行了定性研究, 用半定量的红外光谱法对氨基膦酸纤维的功能化程度进行了考察, 还对氨基膦酸螯合纤维吸附铟和铜后的红外光谱进行了研究。 研究表明: (１)钠型氨基膦酸螯合纤维在1 116 cm-1出现了—P(ONa)2的新峰, 验证了基的有效膦酸化。 (２)制备过程中, 通过红外光谱中1 056和1 110 cm-1峰的变化可以反映出膦酸化的程度。 (３)氨基膦酸螯合纤维吸In3+后形成新的N—In配位键, 在1 107 cm-1处出现强而宽大的吸收峰, 同时在699和617 cm-1出现两个强吸收峰; 氨基膦酸螯合纤维吸附Cu2+形成配合物后, 在1 110和618 cm-1处出现两个强而宽的新峰。 (４)通过对光谱中1 200～900 cm-1和600 cm-1之间的峰的变化和峰面积的比较, 可以反映出氨基膦酸螯合纤维对铟和铜的吸附性能。
氨基膦酸螯合纤维 红外光谱 合成 吸附 Amino phosphonic acid chelating fiber Infrared spectrum Synthesis Adsorption 使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术, 测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱, 根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面, 通过算出复折射率的虚部, 再使用KK(Kramers-Kronig)关系, 导出复折射率的实部, 并对实验结果作了分析和讨论。 通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法, 对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、 拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法, 具有重要的意义。
傅里叶变换红外光谱 枯草芽孢杆菌 光学特性 FTIR Bacillus subtilis spores Optical properties 提出了感知清晰度评价模型, 来评价人眼对红外与可见光彩色融合图像细节和边缘的可辨识度。 首先, 利用人眼对比度敏感函数模型, 抑制在特定观察条件下图像中人眼不敏感的频率成分。 之后, 在局部频带对比度模型基础上, 结合人眼亮度掩模特性构造了感知对比度模型。 最后, 计算融合图像人眼兴趣区域(细节和边缘区域)的感知对比度, 进而评价融合图像的感知清晰度。 实验结果表明, 与现有的五种彩色图像清晰(模糊)度的客观评价模型相比, 考虑人眼视觉特性感知清晰度模型的计算结果与人眼主观感受具有较好的一致性, 可以有效地对彩色融合图像清晰度进行客观评价。
彩色融合 清晰度评价 感知对比度 人眼视觉特性 Color fusion Sharpness metric Perceptual contrast Human visual system 研究利用近红外光谱分析方法进行模拟复杂混合溢油源的定量分析问题。 选取汽油、 柴油、 煤油三种轻质石油类产品, 按照不同浓度比例配置成40个模拟混合溢油样本, 利用傅里叶变换近红外光谱仪采集其在4 000～12 000 cm-1谱区范围内的近红外光谱; 采用不同预处理方法, 利用偏最小二乘算法建立混合溢油样本三组分各自的浓度定量模型。 汽油、 柴油和煤油的最优预处理方法均为二阶导数方法, 分别在8 501.3～7 999.8 cm-1, 6 102.1～4 597.8 cm-1, 6 549.5～4 597.8 cm-1, 7 999.8～7 498.4 cm-1和6 102.1～4 597.8 cm-1谱区范围内, 预测模型的决定系数R2分别为0.998 2, 0.990 2和0.993 6; RMSEP值分别为0.474 7, 0.936 1和1.013 1; RPD值分别为25.126 9, 10.517 3和13.072 0。 实验结果表明: 利用近红外光谱分析技术结合化学计量学方法能够定量确定模拟混合溢油样本中各组分的浓度, 为海洋复杂溢油源的定量检测与分析提供有效手段。
近红外光谱 复杂溢油源 定量建模 偏最小二乘 NIR spectroscopy Complex oil spill source Quantitative analysis model Partial least squares 变量筛选策略结合局部线性嵌入(local linear embedding, LLE)理论用于近红外光谱(near infrared spectroscopy, NIRS)定量模型优化。 蒙特卡罗无信息变量消除方法(monte carlo uninformation variable elimination, MCUVE)和连续投影算法(successive projections algorithm, SPA)以及两者结合的变量筛选策略用于NIRS冗余变量的剔除; 偏最小二乘回归(partial least squares regression, PLSR)和LLE-PLSR用于复杂样品光谱定量模型的构建。 结果表明: MCUVE方法既能有效的提取信息变量, 同时可以提高模型的预测精度; LLE-PLSR可以得到比PLSR方法更加准确的定量分析模型; MCUVE结合LLE-PLSR是一种有效的光谱定量分析方法。
近红外光谱 蒙特卡罗无信息变量消除 连续投影算法 局部线性嵌入 Near infrared spectroscopy (NIRS) Monte carlo uninformation variable elimination (MC Successive projections algorithm (SPA) Local linear embedding (LLE) 采用银氨溶液与二氧化硅溶液混合的方法制备银/二氧化硅(Ag/SiO2)薄膜材料, 并利用扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)以及紫外—可见吸收光谱进行了表征。 研究了Ag/SiO2薄膜对硝酸钠水溶液的红外吸收光谱特性的影响。 结果表明硝酸根的反对称振动吸收峰随着硝酸钠的浓度提高而变化, 这可能与Ag/SiO2薄膜材料的表面等离子体增强效应和有效表面积增大效应有关。
红外吸收 银/二氧化硅膜 硝酸盐 Infrared absorption Ag/SiO2 film Nitrate 原位衰减全反射红外光谱用于农药残留动态研究。 通过对果蔬(西红柿)表面敌敌畏和乙酰甲胺磷两种农药的原位表征, 发现敌敌畏具有显著的挥发性, 喷淋20 min后降解达80%, 同时, 表征CO的1 734 cm-1吸收峰在20 min转为负峰, 结合3 073 cm-1吸收峰显著减弱, 1 277 cm-1吸收峰在减弱的同时发生了显著的红移(30 cm-1), 表明敌敌畏可能存在一定程度的水解; 而喷淋乙酰甲胺磷后120 min无明显变化, 表明乙酰甲胺磷相对稳定。
农药 残留动态 敌敌畏 乙酰甲胺磷 原位衰减全反射红外光谱 Pesticide Residual dynamics Dichlorvos Orthene In situ attenuated total reflection FTIR 植物中的重金属离子以一定形式与具有近红外吸收的有机分子基团结合, 因此可以借助近红外光谱技术间接检测其重金属离子含量。 研究了基于近红外漫反射光谱技术快速检测丁香蓼叶片中重金属铜含量的方法。 通过不同光谱数据预处理方法的对比, 结合偏最小二乘法, 建立了丁香蓼叶内重金属铜含量近红外光谱检测定量模型。 实验结果为, 经过平滑处理的光谱建模效果较理想, 其建立的校正相关系数为0.950, 校正均方根误差为5.99; 外部验证相关系数为0.923, 预测均方根误差为7.38。 研究表明, 近红外漫反射光谱技术用于丁香蓼叶片中重金属铜含量的快速检测具有可行性。
近红外光谱 丁香蓼 重金属 偏最小二乘法 定量检测 Near infrared spectra Ludwigia prostrata Heavy metal PLS Quantitative detection 利用红外光谱的宏观指纹特性, 对野菊花不同溶剂提取物的红外光谱图和二阶导数红外光谱图进行了整体分析。 可知, 野菊花石油醚提取物主含长链脂肪酸(酯)、 不饱和酮以及小分子萜类等低极性化合物, 乙酸乙酯提取物主含萜类和黄酮类化合物, 无水乙醇提取物主含黄酮及黄酮苷类化合物, 95%乙醇提取物主含黄酮苷类化合物, 去离子水提取物主含多糖及鞣质类等大极性成分。 此外, 与野菊花指标成分蒙花苷的红外光谱分析比较, 可知野菊花无水乙醇提取物中所含有的黄酮量是最多的。 因此, 利用红外光谱法对中药提取物直接进行分析, 可初步识别其主体成分, 为下一步制定药效成分的提取方案和检测方法提供方向性参考。
野菊花 傅里叶变换红外光谱 提取物 二阶导数红外光谱 Chrysanthemum indicum L. Fourier transform infrared spectroscopy Extracts Second derivative infrared spectroscopy 可溶性固形物(SSC)是脐橙重要内部品质之一。 采用QualitySpec型光谱仪在350～1000 nm波段范围采集脐橙的可见/近红外漫透射光谱, 采用CARS(competitive adaptive reweighted sampling)变量选择方法筛选出与脐橙SSC相关的重要变量, 并与无信息变量消除(UVE)及连续投影算法(SPA)比较。 最后, 对选择的38个重要波长变量应用偏最小二乘(PLS)回归建立脐橙SSC预测模型, 并对未参与建模的75个样品进行预测。 研究结果表明, CARS方法优于UVE及SPA变量选择方法, 能有效地筛选出重要波长变量。 CARS-PLS建立的SSC预测模型优于全光谱的PLS模型, 其校正集及预测集的相关系数分别为0.948和0.917, 均方根误差分别为0.347%和0.394%。 因此, 可见/近红外漫透射光谱结合CARS方法可以预测脐橙可溶性固形物, CARS变量选择方法能有效简化预测模型和提高模型的预测精度。
可见/近红外 漫透射 可溶性固形物 脐橙 Visible/near infrared Diffuse transmission CARS CARS Soluble solids content Navel oranges 从四川盆地紫色土中分离获得一株革兰氏阳性细菌, 对该菌株形态学及16S序列分析, 初步鉴定属于芽孢杆菌属。 本文主要分析了一定剂量γ辐照前后该菌株对Sr2+的吸附效果。 结果显示: 实验辐照条件对该菌株吸附Sr2+有一定抑制作用, 主要表现为其对Sr2+吸附效率达到90%以上的平衡点出现时间比无辐照情况下延迟了1.5 d出现, 生长速率最大值出现延迟了0.5 d。 SEM分析发现辐照后菌体出现不规则变形, 说明一定剂量γ辐照会对所选细菌产生明显损伤作用。 FTIR分析显示, Sr2+与辐照对Strain No.4菌体有一定协同损伤作用, 且处于对数生长期的菌体比迟滞生长期更易受辐射损伤。 这种损伤主要表现为菌体蛋白质酰胺基团和多糖中糖环、 蛋白质分子中甲基等基团对应谱峰变化。
土壤细菌 γ辐照 傅里叶红外光谱 锶离子 生物吸附 Soil bacterium γ-ray radiation FTIR Strontium ions Biosorption 猪肉的贮藏时间和猪肉的新鲜度紧密相关。 通过近红外漫反射光谱技术获取猪肉样本数据, 利用正交线性判别分析(OLDA)算法进行特征提取, 同时将自适应提升法(Adaboost)引入OLDA, 提出了一种基于Adaboost和OLDA的集成学习算法——Adaboost+OLDA。 实验针对分类正确率和运算时间将传统特征提取算法(PCA+LDA和OLDA)和Adaboost+OLDA算法进行了对比研究, 结果表明Adaboost+OLDA算法不仅具有很好的运算效率, 而且提高了OLDA算法的泛化能力, 在猪肉样本测试中达到了95%以上的分类正确率。
近红外光谱 猪肉 贮储时间 Near infrared spectroscopy Pork Storage time OLDA OLDA Adaboost Adaboost 建立了牛肉基于TVB-N、 菌落总数、 pH值和肉色参数L*多个指标的储存期预测模型, 利用可见近红外光谱(Vis/NIR)技术结合区间偏最小二乘(iPLS)和遗传算法(GA)建立了各个指标的PLS预测模型, 实现了多指标综合无损快速预测4 ℃下牛肉的储存期。 用iPLS和iPLS-GA提取有效波长变量建立PLS预测模型, 以预测相关系数和预测标准差作为模型评价标准, 结果表明用iPLS-GA选择变量建立的各个指标的PLS预测模型均优于全波段和iPLS组合的PLS模型。 由多个指标的预测值和储存期的预测模型, 对校正集和预测集样品储存期进行预测, 其预测相关系数和标准差分别是0.903, 0.897和1.88, 2.24。 说明利用光谱技术结合得出的储存期预测模型可以实现多指标综合预测牛肉储存期, 为无损快速检测牛肉储存期或货架期提供了一种新方法。
可见近红外光谱 牛肉储存期 多指标检测 变量选择 偏最小二乘 Visible and near-infrared spectroscopy Beef storage time Multiple determination Variable selection PLS 报道了苏丹红Ⅲ和苏丹红Ⅳ的红外光谱(IR)、 固体常规拉曼光谱(NRS)和以新型Cu-Ag复合纳米材料为基底的表面增强拉曼光谱(SERS)。 以密度泛函理论(DFT)为基础, 采用B3LYP/6-311+G(d,p)基组对其红外和拉曼光谱进行计算, 计算结果与实验数据基本吻合, 并且运用Gauss view 5.0可视化软件, 对峰的振动模式进行了全面的归属。 实现了对苏丹红的快速鉴别, 为研究苏丹红染料的特性和快速鉴定提供了有利的依据, 为食品安全检测提供了可靠的方法。
表面增强拉曼光谱 红外光谱 复合纳米材料 密度泛函理论 苏丹红Ⅲ 苏丹红Ⅳ SERS IR Nanocomposite material DFT Sudan red Ⅲ Sudan red Ⅳ 采用激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜对以C2H2+H2和C2H2+C3H8+Ar为反应气体, 通过直流加热化学气相沉积工艺在SiC纤维表面制备的碳涂层的微观结构及断口形貌进行了研究。 结果表明, 两种碳涂层的拉曼光谱中1 350, 1 400～1 500和1 600 cm-1附近均观察到D, D”和G特征峰的存在。 碳涂层具有类似石墨的片层结构, 结构中微晶的排列显示出一定的无序性, 并含有少量非晶态碳。 随着沉积温度的升高, 微晶尺寸有所增加, 结构中的均匀性和有序度也得到改善。 断口观察发现, 采用C2H2+H2制备的碳涂层平整、 致密; 而由C2H2+C3H8+Ar得到的碳涂层呈曲折的层片状。 分析表明, 这主要与结构中的有序度和均匀性有关。
化学气相沉积 碳涂层 拉曼光谱 微观结构 Chemical vapor deposition C coating Raman spectrum Microstructure 采用了四种聚类方法对降糖类药物拉曼光谱进行了快速、 无损判别。 采集九种降糖类药品共48个样品的拉曼光谱, 经截波、 基线校正、 平滑、 矢量归一化等预处理后, 分别采用K-均值、 系统聚类法、 自组织图(SOM)及PCA-SOM四种不同聚类方法做聚类判别。 结果表明, 自组织图与K-均值、 系统聚类法相比, 聚类结果较好, 并且SOM结合PCA后的PCA-SOM结果最优。 为降糖类药品的快速判别从聚类的角度提供了一种新的方法。
拉曼光谱 聚类分析 自组织图 降糖药 Raman spectroscopy Cluster analysis Self-organizing maps Hypoglycemic tablets 采用拉曼光谱检测了7个丙烯共聚物样品, 并详细分析了谱图中所有特征峰来源; 最终选择2 700～3 100 cm-1作为特征谱段, 采用偏最小二乘(PLS)回归的方法分别建立了样品中二甲苯可溶物、 乙烯含量及可溶物中乙烯含量与拉曼特征峰相对强度的关联模型。 通过预测模型求得的预测含量与真实含量的相关系数(r)均大于0.94, 平均相对误差(ARE)均小于5%。 还对2 700～3 100 cm-1区域拉曼光谱的第二项PLS成分进行了研究, 发现采用PLS回归能够准确、 有效地提取出样品的原有信息。 为采用拉曼光谱在线检测共聚聚丙烯中的二甲苯可溶物量、 乙烯含量及可溶物中的乙烯含量提供了可能性。
丙烯共聚物 二甲苯可溶物含量 乙烯含量 可溶物中乙烯含量 拉曼光谱 偏最小二乘法 Polypropylene copolymers Xylene solubles content Ethylene content Ethylene content of xylene solubles Raman spectrum PLS regression 采用一种新方法制备了Au@SiO2核壳结构的纳米颗粒, 利用透射电镜和紫外-可见吸收光谱对产物的形貌和稳定性进行了表征。 以对巯基苯甲酸(PMBA)作为探针分子, 分析了Au@SiO2颗粒的SERS特性, 结果表明Au@SiO2/PMBA具有稳定的SERS信号; 通过控制SiO2前驱体(TEOS)的使用量, 成功实现了对SiO2层厚度的调节; 研究了Au@SiO2颗粒在碱性溶液中的稳定性, 结果显示在pH 10的溶液中, SiO2壳层在24 h内被明显腐蚀, 96 h后完全消失。 此工作将为Au@SiO2的制备、 存放和应用提供有益的参考。
核壳结构 表面增强拉曼光谱 腐蚀法 Au@SiO2 设计合成了甲苯2, 4-二异氰酸酯桥联纳米Fe3O4和罗丹明6G的PEG基荧光探针试剂。 并用红外光谱、 热重分析、 透射电镜方法进行了表征。 该探针与Fe3+结合显示红色, 可以作为一种裸眼检测的试剂用于溶液中Fe3+的检测。 该探针对Fe3+具有很强的选择性和高的灵敏性, 荧光滴定法研究表明, 对Fe3+的检测的灵敏度达到l.5×10－9mol·L-1, 即使溶液中在Fe2+, Mn2+, Ni2+, Y3+, Eu3+, Ce3+, La3+, Pr3+, Cd2+, Cr3+, Sm3+, Cu2+和Zn2+等共存的条件下, 该荧光探针能够高选择的识别出Fe3+, 检测不受干扰。 而且该探针分子能够穿透HeLa细胞检测细胞内的Fe3+, 对细胞有较好的标记功能。 该荧光探针试剂有很高的水溶性, 且合成过程简单, 易于操作。
探针 四氧化三铁纳米粒子 罗丹明6-G Fe3+ Iron(3+) Probe Fe3O4 nanoparticles Rhodamine-6G 采用荧光猝灭光谱和同步荧光光谱研究了L-半胱氨酸修饰的金纳米粒子(Cys-GNPs)与牛血清白蛋白(BSA)间的相互作用。 根据荧光猝灭相关方程计算了Cys-GNPs与BSA相互作用的结合常数和结合位点数, 探讨了其荧光猝灭机制为静态猝灭, 并且根据热力学参数确定了二者间的作用力类型, 推断出Cys-GNPs和BSA间主要靠疏水作用力结合。 同步荧光光谱表明, 二者的相互作用没有导致牛血清白蛋白的构象及色氨酸残基的微环境发生明显变化。
纳米粒子 化学修饰 牛血清白蛋白 荧光光谱 Nanoparticles Chemical modification Bovine serum albumin Fluorescence spectroscopy 测得由伊利、 蒙牛公司生产的纯牛奶、 高钙奶、 高钙低脂奶的偏振三维荧光光谱, 发现在激发偏振片和发射偏振片取向平行时, 偏振荧光强度高于取向垂直时的值。 通过一个简单的模型估算了各种牛奶样品等效荧光团的激发偶极子和发射偶极子之间的夹角, 均小于40°, 且高钙低脂奶对应荧光团激发偶极子和发射偶极子之间的夹角略小于纯牛奶和高钙奶。 实验还发现, 在激发偏振片和发射偏振片取向平行时, 高钙低脂奶的偏振荧光强度明显高于纯牛奶和高钙奶, 与理论计算相符。
光生物学 偏振荧光光谱 牛奶水溶液 偶极子 夹角 Bio-optics Polarized fluorescence spectrum Milk solution Dipole Angle 荧光法以物质发射的荧光强度与浓度之间的线性关系进行定量分析。 当采用荧光法检测大气中的二氧化硫等有害气体时, 由于光电探测器等光电元件在无荧光时, 仍会产生暗电流噪声, 使得本底噪声信号对测量结果有直接的影响。 在分析Boxcar滤波算法的基础上, 运用小波滤波、 EMD滤波和Boxcar滤波三种算法对淹没在本底噪声中的荧光信号进行有效提取和恢复, 较之前两种滤波方法, Boxcar滤波效果更佳, 对本底噪声的抑制更强, 并验证了取样次数影响着荧光信号的信噪比。
本底噪声 Boxcar滤波器 信噪比 Background noise Boxcar filter Signal to noise ratio 基于三维荧光光谱矩阵的PARAFAC模型中因子得分反映混合物各因子相对浓度和比例这一特征, 将其应用到混合物源解析的研究。 对于因子与来源物质光谱不一致的情况考虑将来源物质荧光矩阵和混合物荧光矩阵均作为模型三维数据矩阵的元素进行分析, 推导出混合样品与源物质荧光矩阵之间的关系式。 该关系式系数由因子得分组成, 反映了混合样品各来源物贡献率的相对大小, 能够作为来源物量化研究的参考指数。 在湖泊污染物源解析的应用中, 利用混合水样和污染源水样荧光光谱矩阵建立上述关系式, 关系式各系数可作为湖泊水体污染源源解析研究的参考。
三维荧光光谱矩阵 平行因子分析法 源解析 Three-dimensional fluorescence spectra Parallel factor analysis (PARAFAC) Source apportionment 建立了正丁醇萃取稀盐酸溶解原子荧光光谱法间接测定中草药中钼的方法。 基于As(Ⅴ)和钼酸铵在浓度为0.3 mol·L-1硫酸介质中能形成砷钼杂多酸, 且该杂多酸可以被有机试剂萃取, 萃取后蒸干有机试剂, 残渣用稀盐酸加以溶解, 原子荧光光谱法间接测定钼的含量。 在优化的实验条件下, 钼的含量在0～15 μg·L-1范围内呈良好的线性关系。 方法的检出限是0.44 μg·L-1, 相对标准偏差1.1%。 据此对中草药样品进行分析, 平均加标回收率介于95.6%～101.3%之间。
原子荧光 间接测定 中草药 钼 Atomic fluorescence Indirect determination Chinese herbal medicine Molybdenum 胶原蛋白是皮肤组织中的结构性蛋白, 其数量和健康关系到外表皱纹的生成与皮肤的老化现象; 而抗坏血酸有良好的美白与抗氧化能力, 可使肌肤外表更白皙亮丽和保持健康。 由于胶原蛋白具有自体荧光, 因此我们提出一个藉由皮肤光谱来检验胶原蛋白含量的方法, 此检测法更具实时性与非侵入性。 本研究使用胶原蛋白和抗坏血酸, 涂抹于健康的、 与有斑点、 皱纹等问题的肌肤, 以其荧光与反射光谱随时间的变化, 归纳出胶原蛋白与抗坏血酸对不同部位肌肤的吸收难易与修复疗效。 结果显示, 皮肤会对适当浓度的胶原蛋白或抗坏血酸之吸收效果较佳; 加上适当浓度的抗坏血酸, 胶原蛋白可被有效吸收同时产生良好的除皱效果; 而抗坏血酸之去斑效果也在此研究中明确证实。 藉由此一系列科学性的实验, 可确实验证美容保养品的作用, 帮助爱美人士对化妆保养品的正确选择与正确使用, 发挥最好的疗效。
胶原蛋白 抗坏血酸 自体荧光 非侵入性 荧光光谱 反射光谱 Collagen L-ascorbic acid Auto-fluorescence Non-invasiveness Fluorescence spectrum Reflection spectrum 差分吸收激光雷达探测对流层臭氧浓度时, 气溶胶的干扰会造成较大的误差。 提出了一种算法, 该算法能够同时反演得到对流层臭氧浓度和气溶胶消光系数, 减少气溶胶对反演结果的影响。 使用实验数据, 分析计算了气溶胶雷达比, 气溶胶波长指数、 标定点气溶胶后向散射比各种变化参数对反演结果的误差。 结果表明, 1 km以下, 各种变化参数造成的反演误差小于8%, 1 km以上臭氧浓度误差主要来源于信号和背景噪声, 各种参数反演误差小于3%。 最后给出了利用该算法得到对流层臭氧浓度和气溶胶的消光系数垂直廓线, 并和传统的双波长差分算法反演结果作了比较分析。 实验结果表明该算法是可行的, 该算法可以减少气溶胶对差分吸收激光雷达测量结果引起的误差。
大气光学 臭氧浓度 气溶胶干扰 差分吸收激光雷达 Atmospheric optics Ozone concentration Aerosol interference Differential absorption lidar 光学密度是评价光学影像材料的具有唯一性的指标。 随着高分子影像等的发展, 对光学密度的光谱特性的要求也逐渐提高。 2001年ISO对光学密度的测量条件作了新的修改规定。 按照ISO新标准的光谱特性要求设计了新国家光学透射密度基准装置的组件结构, 提出了一种基于光谱特性的光学密度理论测量方案, 并进行了实验研究, 将光学密度的光谱不确定度提高到0.001 1(0光学密度计量 光谱函数匹配 可见光谱滤光 不确定度分析 Visual density metrology Spectral function matching The visual spectrum Uncertainties analysis
植被叶面积指数(Leaf Area Index , LAI)是陆面过程中影响陆-气交换的重要参数, 也是表征植被冠层结构最基本的参量之一。 准确而快速地获取LAI是植被-气候相互作用、 植被生态和农作物估产研究不可缺少的工作。 本文首先针对LAI和高光谱遥感进行概述, 然后从不同平台高光谱传感器数据和不同反演方法两个角度总结了国内外近些年来高光谱遥感LAI的研究进展, 最后分析了高光谱遥感反演LAI的未来发展方向。
高光谱遥感 叶面积指数 反演模型 误差 Hyperspectral remote sensing LAI Retrieval model Error 对灰霉病胁迫下番茄叶片中叶绿素含量(SPAD)的高光谱图像信息进行了研究。 首先获取380～1 030 nm波段范围内健康和染病番茄叶片的高光谱图像, 然后基于ENVI软件处理平台提取高光谱图像中感兴趣区域的光谱信息, 经平滑(Smoothing)、 标准化(Normalize)等预处理后, 建立了基于Normalize预处理的偏最小二乘回归(PLSR)和主成分回归(PCR)模型。 再基于PLSR获得的4个变量建立反向传播神经网络(BPNN)和最小二乘-支持向量机(LS-SVM)模型。 4个模型中, LS-SVM的预测效果最好, 其决定系数R2为0.901 8, 预测集均方根误差RMSEP为2.599 2。 结果表明, 基于健康和染病番茄叶片的高光谱图像响应特性检测叶绿素含量(SPAD)是可行的。
高光谱图像 叶绿素 偏最小二乘回归 主成分回归 BP神经网络 最小二乘-支持向量机 番茄 灰霉病 Hyperspectral imaging Chlorophyll Partial least squares regress Principal component regress Back-propagation neural network Least squares-support vector machine Tomato Grey mold 以氧化镧、 氧化镝、 偏钒酸铵和硝酸等为原料, 采用乙醇-水混合溶剂热法并通过调节体系pH成功合成了LaVO4∶Dy3+纳米棒, 运用X射线衍射、 透射电镜、 红外光谱、 紫外-可见漫反射光谱和荧光光谱等对样品进行了表征。 结果表明, pH从2升到4, 样品由单斜晶系转化为四方锆石型结构, 并且随着pH的增大, 晶体的晶粒尺寸变小, 样品由不规则颗粒逐步向一维棒状样品转变, 其能带隙从3.68(pH 2)减小到3.43 eV(pH 10) 。 荧光结果表明, 相比不规则形貌纳米颗粒, LaVO4∶Dy3+纳米棒的最大激发峰发生一定程度的红移, 具有最强的黄光发射(4F9/2—6H13/2)和蓝光发射(4F9/2—6H15/2), 而且其黄蓝光强度比值(Y/B)达到最大值(1.039)。
溶剂热合成 LaVO4∶Dy3+ 纳米棒 量子效率 荧光性能 Solvothermal synthesis LaVO4∶Dy3+nanorods Quantum efficiency Fluorescence 从月壤光谱中挖掘矿物含量信息是月球遥感探测的重要内容之一, 矿物光谱混合规律复杂, 光谱特征对测试环境、 粒度、 地形、 背景极为敏感是难点。 提出并试验了一种基于光谱分解反演矿物含量的方法。 在光谱分解前采用光谱连续统去除突出光谱谱形, 分解中综合运用了光谱反射峰(介于两个吸收谷之间的光谱曲线向上凸起的部分)与吸收谷, 分解后采用Hapke模型修正光谱非线性混合的影响, 在混合端元光谱、 端元化学成分与粒度未知情况下, 实现了对月壤四种主要矿物橄榄石、 斜方辉石、 单斜辉石、 斜长石的43条混合光谱的盲分解与矿物含量反演, 反演的残差、 误差、 线性拟合相关系数(反演含量与真实含量)均值分别为5.0 Vol%, 14.4 Vol%, 0.92。 该方法与反演结果可为月球高光谱矿物识别与填图提供参考与依据。
反射光谱 矿物 月壤 Reflectance spectra Mineral Lunar soil 以佛坪自然保护区为研究区域, 选取不同开花状态的大熊猫主食竹种巴山木竹、 秦岭箭竹和龙头竹进行高光谱遥感测定, 用原始光谱分析法和红边参数法分析开花对大熊猫主食竹光谱特征的影响。 结果表明: (1)开花改变了各种竹子叶片反射光谱, 龙头竹三种状态之间的光谱差异最大, 其次为秦岭箭竹; (2)开花后, 巴山木竹红边位置未发生明显移动, 而秦岭箭竹和龙头竹则发生“蓝移”。 研究发现原始光谱特征和红边位置在不同开花状态下都发生了变化, 可以为大熊猫主食竹开花的遥感预测提供一定的实验基础及理论依据。
开花 大熊猫主食竹 光谱特征 红边参数 Staple-food bamboo of the giant panda Flowering Spectral feature Red edge parameters 室内测量了十六种浮游植物的吸收-衰减光谱, 及其粒径分布和叶绿素a浓度。 研究结果表明, 粒径和单位细胞叶绿素浓度是影响浮游植物吸收和衰减系数量值的两个重要因素; 粒径是决定衰减光谱形状的重要因子之一, 粒径与衰减光谱斜率之间存在非单调的变化关系; 粒径不是影响浮游植物吸收光谱的蓝-红波段比和光谱斜率的决定性因子, 但是, 藻细胞密度与粒径平方的乘积是决定吸收光谱斜率的关键量。 适用于均匀球体颗粒的Mie散射理论能对粒径与浮游植物吸收光谱和衰减光谱间的相关关系进行阐释, 该文研究的藻类其非均匀球体结构并没有从根本上改变粒径与吸收—衰减光谱间存在的内在规律。
浮游植物 吸收光谱 衰减光谱 粒径 Phytoplankton Absorption spectrum Attenuation spectrum Particle size 用传统研究植被生物量实测的方法不仅耗时费力, 而且由于影响因子不易确定会导致预估精度不高。 选择永定河流域河北——北京段为研究区域, 以该地区2009年7月20日的TM影像数据为数据源, 结合当地分辨率为30米的数字高程模型(digital elevation model, DEM)数据和其他相关辅助解译资料, 并借助全站仪等高精度测量仪器进行外业调查, 归纳出永定河地区遥感因子与植被生物量可能存在的函数关系, 通过多元线性回归分析遥感影像因子并建立反演模型, 最后将反演模型进行精度分析。 通过将实测值和预测值分析对比, 得出反演模型总体相对误差为-0.025%, 平均相对误差为-0.016%, 总体预估精度高达84.56%。 模型的建立可对大范围流域生态环境因子进行及时、 快速、 准确地调查, 为永定河生态环境问题诊断提供实验数据。
永定河 植被 生物量模型 精度分析 Yongding River Vegetation Model of biomass Accuracy analysis 通过监测辽宁锦州地区不同干旱胁迫条件下春玉米拔节-吐丝期冠层高光谱分布, 研究其可见光、 红边区和近红外光的光谱分布特征, 分析不同波长光谱反射率与各深度土壤湿度的相关关系, 结果表明: 拔节-吐丝期, 0～20 cm层土壤湿度与350～710 nm区间光谱反射率存在显著的负相关关系, 各层土壤湿度(0～60 cm)与710～1 300 nm区间光谱反射呈正相关关系, 其中40 cm深度土壤湿度与光谱反射率正相关性较好; 红边区(680～760 nm)光谱反射率较好的反映了植株的生长状况, 该区间单位波长光谱反射率变化由增加-减小, 为相对较稳定的光谱区间。 各层土壤湿度与红边参数的多项式回归趋势相似, 表层0和20 cm土壤湿度与红边参数关系曲线呈先增加后减小趋势, 40和60 cm土壤湿度则先减小后增加。
干旱胁迫 春玉米 拔节期 吐丝期 高光谱特征 Drought stress Spring maize Jointing stage Silking stage Hyperspectral characteristics 抗冲共聚聚丙烯(IPC)是聚丙烯与乙烯-α-烯烃共聚产物在反应釜内形成的原位共混物, 乙烯-α-烯烃无规共聚物(橡胶相)作为聚丙烯增韧剂, 增韧能力受其组成、 玻璃化转变温度(Tg)的影响很大。 目前工业界主要采用二甲苯可溶物来表征IPC中橡胶相的含量。 该研究采用红外光谱(FTIR)、 核磁共振(NMR)和热分析(DSC)等方法对两种不同催化剂制备的IPC的二甲苯可溶物, 进行了组成、 链结构及热性能对比研究, 结果显示二甲苯可溶物中除了乙烯-丙烯无规共聚物外, 还含有少量的具有可结晶乙烯序列的乙烯-丙烯多嵌段共聚物, 且两个样品中的乙烯-丙烯多嵌段共聚物中可结晶乙烯序列长度存在差别; 两个样品中乙烯、 丙烯单元在分子链上无规分布的程度比较接近; 丙烯序列PPP的含量相对低且乙烯共聚单元含量高的样品具有更低的Tg, 这将有利于其对聚丙烯抗冲击韧性的提高。
抗冲共聚聚丙烯 二甲苯可溶物 玻璃化转变温度 热性能 Impact polypropylene copolymer Xylene solubles Glass transition temperature Thermal property 理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式, 讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系, 讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。 结果表明: 在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系, 线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数, 与接入的高双折射光纤长度、 作为敏感元件的传感长度无关。
高双折射光纤环镜 高双折射光纤长度 传感长度 轴向应变灵敏度 High-birefringence fiber loop mirror High-birefringence fiber length Sensing length Axial strain sensitivity 对时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射(T-CARS)方法详细地进行理论分析, 搭建了时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射实验系统, 从理论和实验上验证了T-CARS信号的强度与溶液浓度的关系。 以无水乙醇和蒸馏水的混合溶液作为样品, 测得在波数为2 927 cm-1 (C—H)处的信号强度随溶液浓度的变化关系。 结果表明, 当溶液浓度大于35%时, T-CARS信号强度与溶液浓度成平方关系;而当溶液浓度小于20%时, T-CARS信号强度与溶液浓度成线性关系, 实验结果与理论分析相吻合。 该结论纠正了以前人类对CARS过程的错误认识, 有助于人类对CARS过程的进一步了解和应用。 而在低浓度时的线性关系表明时间分辨CARS可对低浓度样品尤其是生物样品进行分子识别和线性定量探测, 这对分析生物样品和其它低浓度物质具有重要的应用价值。
线性 时间分辨 相干反斯托克斯拉曼散射 浓度 Linear Time-resolved Coherent anti-stokes Raman scattering Concentration 用遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA)分别提取了赣南脐橙叶片高光谱图像的有效信息, 对叶绿素的含量用偏最小二乘法(PLS)进行建模定量分析。 高光谱图像标定后, 提取感兴趣区域(ROI)的平均光谱, 用GA和SPA算法分别选出了27和8条特征波长, 然后用PLS对叶绿素含量建模。 GA-PLS与SPA-PLS模型得到的预测集相关系数分别为0.80和0.83, 均方根误差分别为2.45和2.30。 结果表明: SPA-PLS模型具有较高的优势, 可以结合高光谱技术对赣南脐橙叶绿素含量快速、 无损的定量分析。
叶绿素含量 高光谱成像 赣南脐橙 遗传算法 连续投影算法 Chlorophyll content Hyper-spectral imaging Gannan navel orange GA SPA 提出了一种基于非色散紫外(NDUV)算法, 利用光电二极管阵列(PDA)探测器和光谱仪检测一氧化氮气体的分析方法。 通过对比分析不同积分次数下一氧化氮吸收谱和无吸收谱内不同波长宽度的总光强, 引入光源影响因子F和吸收谱因子B, 得到吸光度与浓度的拟合方程及相关系数。 结果表明, 采用合适的拟合阶数、 拟合波长宽度和分析方法, 吸光度与浓度的二阶拟合相关系数可达0.999 9以上, 通过拟合方程所获得的待测气体浓度与标准值浓度的误差在3%以内。
一氧化氮浓度 非色散紫外 光源影响因子 吸收谱因子 Nitric oxide concentration Non-dispersive ultra-violet Light source impact factor Absorption spectrum impact factor 选择了三种单体: 丙烯酰胺(AM)、 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酸(AA), 在复合引发剂的作用下, 紫外光照射共聚得到阴离子聚丙烯酰胺(APAM)。 研究了单体配比、 单体总质量分数以及引发剂浓度等因素对聚合反应的影响, 以产物特性粘度为目标进行了制备条件的优化, 并对聚合产物的紫外、 红外、 电镜等结构和热性能进行表征。 结果表明, 在单体配比为70∶10∶10、 单体质量分数为40%、 引发剂浓度0.20%、 反应体系pH值为9.0以及光照60 min条件下, 能够制得特性粘度为1.6×103 mL·g－1的阴离子聚丙烯酰胺。
紫外光聚合 阴离子聚丙烯酰胺 光谱分析 特性粘度 Ultraviolet polymerization APAM Spectral analysis Intrinsic viscosity 以核桃为研究对象, 探讨太赫兹时域光谱技术对其变质情况、 壳厚测量的研究。 首先对虫蛀、 霉变、 正常核桃壳、 仁标样采集太赫兹时域光谱, 比较分析变质与正常核桃谱图及吸收谱差异, 为剔除变质核桃打下基础。 其次联用透射和反射式太赫兹时域光谱系统, 创建核桃壳计算公式, 在获取核桃壳理论折射率基础上, 换算得到未知核桃壳厚, 相对误差为3.7%。 分别从物理、 化学指标光谱响应特征差异入手, 实现太赫兹无损检测核桃品质。
太赫兹 核桃 变质 壳厚 Terahertz Walnut Deterioration Shell thickness 对颜料进行准确、 无损或微损分析是文物保护领域研究的热点与难点。 随着文物保护研究的不断开展及多学科技术的广泛交叉、 融汇, 各种光谱技术逐渐被应用到彩绘文物颜料的分析之中。 从元素分析、 结构分析、 微区与形貌分析三方面探讨了X荧光光谱分析法、 激光拉曼光谱法、 光导纤维反射光谱法等常用光谱分析技术在彩绘文物颜料分析中的应用、 特点、 局限性及应用前景。
彩绘文物 颜料 光谱分析技术 Colored relics Pigment Spectral technology 选择重庆市某畜牧园区生猪养殖场的排放污物经厌氧消化后的沼液为研究对象, 通过建立微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析方法, 实现了沼液中所含重金属元素的全面、 快速分析检测, 实验结果表明生猪养殖沼液中主要存在的重金属包括Zn, Cu, As, Pb, Cd, Cr, Hg, Ni 八种, 各重金属元素的定量标准曲线的线性关系良好, r=0.999 89～0.999 98, 检出限在0.79～25.0 ng·L-1, 加标回收率在96.5%～107.6%, 以该分析方法测定标准物质, 所测数据的RSD在1.06%～4.35%, 表明该方法具有良好的精密度和准确性, 能够应用于沼液中重金属的检测分析, 并为养殖场污物发酵后沼液的后续利用提供有益参考。
养殖污物 沼液 微波消解 电感耦合等离子体质谱 重金属元素 Farm waste Biogas slurry Microwave digestion ICP-MS Heavy metal 采用模板匹配方法进行恒星光谱的自动处理时, 不需要计算光谱的线指数, 而采取对全谱匹配的方法尽可能多的保存有用的信息, 可得到比较理想的结果。 提出一种基于光谱相似度的恒星大气参数自动测量的方法。 首先对恒星光谱进行连续谱归一化, 然后通过计算待测光谱和模板光谱之间的相似性来进行模板匹配, 从而得到相对准确的恒星大气参数。 通过ELODIE实测光谱数据和NGS理论模板库之间的实验表明, 本方法可有效进行恒星大气参数的自动测量, 并能得到理想的结果。
恒星光谱参数 模板匹配 相似性度量 连续谱归一化 郭守敬望远镜(LAMOST) Stellar spectrum parameter Template matching Similarity measure Continuum normalization LAMOST 中阶梯光栅光谱仪采用中阶梯光栅与棱镜交叉色散结构, 在像面形成二维光谱。 影响中阶梯光栅光谱仪分辨率因素较多。 分析了针孔直径、 光栅参数、 棱镜参数、 CCD像素尺寸和像差对系统分辨率的影响, 得到针孔、 光栅、 CCD是影响系统分辨率的主要因素, 并推导三者在确定系统实际分辨率时相互制约的关系, 从而设计一种高分辨率轻小型中阶梯光栅光谱仪。 结果表明, 轻小型中阶梯光栅光谱仪像差得到充分校正, 分辨率达到设计要求。 通过对拍摄的汞灯谱图进行还原与标定, 实际分辨率为0.038 nm, 达到目标值(0.05@ 200 nm)的要求。 而普通的光栅光谱仪要达到这样的分辨率, 其焦距是500 mm左右, 充分体现轻小型的优势。
中阶梯光栅 光学设计 光谱分辨率 棱镜 Echelle grating Optical design Spectral resolution CCD CCD Prism 针对量子点荧光猝灭法检测Cu2+大多通过实验室化学分析或大型仪器检测而难以满足现场检测需求的问题, 设计了一种可用于现场检测的痕量Cu2+光化学传感器, 主要包括光学感知模块与信号处理模块, 光学感知模块完成激光光源的输出与荧光的激发, 信号处理模块完成微弱荧光信号的光电转换、 信号放大、 数据处理与显示。 利用自行研制的光电采集、 转换与信号处理系统完成痕量Cu2+的快速检测, 实现了检测仪器的小型化与低成本。 实验结果表明, 在Cu2+浓度30～1 000 nmol·L-1范围内传感器检测结果具有较好的线性关系, 拟合后的直线方程为y=0.109 77x+11.872 32, 线性度为0.994 82, 标准方差3.994 24, 检测下限达到30 nmol·L-1, 传感器响应时间为40 s, 实验测定了其他共存离子对Cu2+检测结果的干扰, 实验结果表明该传感器可以满足痕量Cu2+现场检测的需求。
CdTe量子点 重金属检测 荧光猝灭 光化学传感器 CdTe quantum dots Heavy metal detection Fluorescence quenching Optical chemistry sensor 星载遥感器在轨运行中受到外太空环境以及遥感器自身特性衰变的影响, 辐射特性会发生变化。 为确保星载遥感数据能真实地反映被观测地物目标特征及其变化规律, 需要定期对星载遥感器进行在轨辐射定标。 环境小卫星超光谱成像仪(HJ1A/HSI)由于缺乏配套的星上定标系统, 基于场地定标的方法难以满足高频次定标的需求。 以EO-1/Hyperion为参考遥感器, 以HJ1A/HSI为待定标遥感器, 通过反卷积方法对两成像光谱仪光谱通道之间进行精确光谱响应匹配, 消除波段设置的差异性, 显著降低了HSI定标系数的不确定度。 基于本定标方法得到的HSI 115个波段的绝对定标系数中, Band 1至Band 60之间的定标系数的不确定度稳定在5%～8%, 除760 nm附近的氧气吸收波段与940 nm附近的水汽吸收波段外, 其余波段的定标系数的不确定度为7%～18%, 随着波长的增加, 不确定度增大。 与传统波段匹配方法相比, 提高了约50%的精度, 该定标精度基本可以满足遥感数据定量化应用的需求。 该方法解决了在轨星载成像光谱仪光谱通道设置差异大、 交叉定标精度低, 难以实用的问题, 为星载成像光谱仪高频率更新辐射定标数据提供了一种有效方法。
高光谱遥感 光谱匹配 交叉定标 成像光谱仪 Hyperspectral remote sensing Spectral match Cross-calibration Hyperspectral Imager 声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪是一种新型高光谱成像系统。 针对系统存在的波段间辐射灵敏度差异较大, 低照度条件下部分波段信噪较低的问题, 引入了电子倍增CCD(EMCCD)作为感光器件。 对该原理仪器在普通和电子倍增两种工作模式下的噪声进行了分析, 推导了信噪比模型, 并利用研制的原理样机进行了实验验证。 在此基础上, 提出了电子倍增模式下系统动态范围的评价方法, 给出了以入瞳光谱辐亮度为判据的工作模式选择方法。 结果表明, 信噪比模型与实测结果吻合, 电子倍增模式的合理选择有效提高了低照度条件下的信噪比, 改善波段间辐射灵敏度的非一致性。
AOTF成像光谱仪 噪声 信噪比 电子倍增模式 AOTF imaging spectrometer EMCCD EMCCD Noise Signal-to-noise (SNR) EM mode 数字微镜光谱仪在应用中编码矩阵的选取至关重要。 最佳的理论编码矩阵H矩阵存在非循环、 编码复杂、 双光路系统实现困难的问题而得不到广泛应用; 而最佳实用S矩阵较H矩阵信噪比提高优势略逊。 为此本文针对数字微镜光谱仪设计了一种互补S编码矩阵, 介绍了其构造、 实现过程以及对杂散光和暗电流噪声的削弱作用, 通过对其噪声改善程度理论的分析, 说明该算法结合了H矩阵与S矩阵的优点, 达到了理论与实用的双优。 经实验验证, 该算法较S矩阵编码模板信噪比提高了2.05倍。
数字微镜光谱仪 互补S矩阵 噪声分析 信噪比 Digital micromirror spectrometer Complementary S-matrix Noise analysis SNR