无创血糖检测光声信号的特征提取

针对有创血糖监测会带来二次感染的风险而提出的无创血糖检测方法,该方法的信号特征在复杂环境下不易提取。为了更方便地提取出光声信号,提出了一种基于Laplace小波变换提取光声信号的方法。结合光声原理、压电陶瓷等效电路模型,提取光声信号的基本特征信号,采用该基本特征信号作为Laplace小波基,在实际制作的光声检测系统,对100mg/dL~400mg/dL四组不同浓度的葡萄糖溶液的实际信号分析,经提取后的光声信号与葡萄糖浓度有显著线性特征。     

基于可见/近红外光谱技术的黄瓜叶片SPAD值检测

为了快速准确检测黄瓜叶片的SPAD值,采用可见/近红外光谱技术并结合化学计量学方法建立了黄瓜叶片SPAD值校正模型.并用不同建模方法对全波段光谱进行建模,结果表明用最小二乘支持向量机(LSSVM)建模得到的预测效果最好,其相关系数r和预测均方根误差RMSEP分别为0.9583和0.9732.通过分析黄瓜叶片的光谱反射率与SPAD值的相关系数和PLS建模回归系数,得到了531~581nm和696~716nm 2个特征波段以及556nm、581nm、698nm和715nm 4个特征波长,应用LSSVM分别对特征波段和特征波长建模.分析表明,采用特征波段建模,其预测相关系数r和预测均方根误差分别为0.9338和1.1370,与全波段建模结果相近,而采用特征波长建模效果稍差.特征波段建模大大减少了建模中的运算量,提高了建模速度,便于相应检测仪器的开发,所以,采用光谱特征波段建模对黄瓜叶片SPAD值的检测更为有效.     

基于近红外光谱的梨果糖浓度无损检测系统

应用近红外光谱漫发射技术设计了梨果的糖浓度无损便携式检测系统,建立了近红外光谱和梨的糖浓度值之间的关系。以850nm激光二极管作为背景光源,905nm作为特征光源,设计了用于梨的糖浓度无损检测的便携式仪器。将校正集样本结合偏最小二乘法进行建模,并对预测集进行预测。同时使用标准仪器测得梨果糖度标准值,得到了标准糖度值和预测值之间的相关图。其中校正集相关系数为0．99186,RMSEC为0．00175,由此模型进行预测时所得到的预测集相关系数为0．8262,RMSEP=0．00808。实验初步证明,文中所设计仪器可对同一种类的梨的糖浓度进行无损测量。     

基于光声效应的无创血糖检测仪的研究

为了验证基于光声效应的无创血糖检测方法,应用分子振动原理分析了葡萄糖分子的近红外吸收光谱和吸收峰,对组织内含有相同官能团的几种分子的红外吸收峰进行了比较,分析了由光谱重叠导致的干扰问题.通过实验验证了葡萄糖水溶液对800nm～1100nm近红外波段光的吸收的强弱,在970nm波长处得到了最强的声压信号.     

强激光诱导NO分子的多光子光声光谱

以Nd∶YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发源,采用脉冲光声（PA）光谱技术,获得了NO分子在420.0～470.0 nm波长区间的激光诱导光声光谱,光谱由规则的振动序列组成。通过测量光声信号随激光强度的变化,确定了光声信号产生于NO分子经X^2Π（v″=0）→A^2Σ（v′=0,1）的双光子激发跃迁及X^2Π（v″=0）→E^2Σ（v′=2,3,4）,F^2Σ（v′=1,2,3）,R^2Σ（v′=0,1）的三光子激发跃迁,对应于双光子激发跃迁的光声信号比通过三光子激发跃迁产生的光声信号强,由此确定了以可见光作激发光源,采用光声技术对NO分子进行探测的最佳激发波长为452.4 nm或429.6 nm。以实验结果为基础,获得了NO分子A^2Σ,E^2Σ,F^2Σ,R^2Σ激发电子态的振动常数分别为2346 cm^-1,2342 cm^-1,2397 cm^-1,2381 cm^-1,与采用其他方法测量的结果符合得较好。     

水下声信号激光相干探测的仿真与实验

建立波长1 550 nm的全光纤激光相干探测系统,系统采用全光纤设计,光路简单且稳定性高.数值仿真与实验结果表明,采用激光相干探测和时-频分析,可有效地提取水下不同频率、不同强度和不同深度的振动特征.该系统可实时探测出40~10 000 Hz的水下声信号,且测量标准偏差小于几个赫兹.因此,激光相干雷达用于水下目标的探测与识别具有实时性,该技术可为水下目标的特征提取和识别提供新的途径.     

基于高光谱成像技术的小黄瓜水分无损检测

利用近红外高光谱成像技术对小黄瓜的水分进行无损检测研究。采用多元散射校正和 Savitzky-Golay 卷积平滑对900~1700 nm波段范围内的原始光谱进行预处理,选取最优的预处理方法;运用偏最小二乘回归系数选择特征波长,建立全波段和特征波长下的偏最小二乘水分预测模型。结果表明,经过Savitzky-Golay卷积平滑处理后的光谱建模效果最好,且利用特征波长建立的小黄瓜水分校正和验证模型的相关系数和均方根误差分别为0.86,0.90 和0.111,0.156,优于全波段建立的模型。研究表明,采用高光谱成像技术对小黄瓜水分的无损检测是可行的。     

若丹明6G乙醇溶液中566nm泵浦的高效可调谐激光输出

报道了使用 5 66nm波长的染料激光激发高浓度的若丹明 6G(R6G)乙醇溶液得到波长在 5 72nm -610nm的可调谐染料激光输出 ,光束发散角为 5mrad ,能量转换效率达到 10 %。比较了使用Nd :YAG激光倍频光 ( 5 3 2nm)与 5 66nm染料激光激励R6G乙醇溶液的不同结果。讨论了染料激光浓度调谐机理 ,并从染料溶液的吸收谱及激发谱讨论了染料溶液抽运光波长的选择。     

大气污染物SO2的光声探测

以波长为266nm的激光为激发光源,采用脉冲光声光谱技术,用自制的光声探测装置对SO2分子的光声吸收特性进行了实验研究,获得了室温、665Pa气压的实验条件下声音在SO2气体中的传播速度.通过测量光声信号随实验条件的变化发现,光声信号强度随激光能量的增加而增大,随缓冲气体压强升高而增大,缓冲气压增加到约2.66×104Pa时出现饱和现象.在标准大气压情况下,测量了痕量SO2气体的浓度,采用这套光声探测装置,SO2气体探测灵敏度可以达到9.1×10-6.     

相位凝固技术中干涉信号调制解调误差分析

为了进一步减小基于相位凝固技术的激光反馈干涉系统测量运动物体微位移时的测量误差,采用MATLAB数值仿真及曲线拟合的方法,对移相间隔和外腔反射面振动幅度引起的系统误差进行了理论分析。在系统实验中依据相位凝固原理对物体运动产生的干涉信号进行采样,获取多组光功率曲线,在光功率曲线上实时判向并标记特征点。根据特征点重构被测物体的微位移曲线,对重构得到的微位移台阶曲线进行多项式拟合以提高测量精度。结果表明,在固定移相间隔为/5、激光器波长为1550nm的情况下,测量分辨率优于/20(77.5nm),实际测量的绝对误差最大值为47.98nm,峰峰值误差平均值小于1nm。相位凝固技术调制解调干涉信号为微位移的方向辨识和高精度测量提供了新的解决方案。     

多波长光声信号的时域与频域比较

为了分析在不同激发波长下不同组织/目标光声信号的时域与频域特点和差异,根据光声信号产生的基本原理,采用光声信号时域和频域分析方法,设计了石墨仿体和离体组织等不同样品的多光谱光声实验。结果表明,样品的光声信号在时域与频域所展示的性能有很大的不同,不同样品的光声信号的声谱是不同的,且在不同激发波长下的声谱的峰值所对应的频率均相同,因而可以用于组织特性的描述、组分识别等用途。此研究有助于利用光声成像实现组织识别,并为进一步利用频谱分析方法研究多光谱光声成像奠定了基础。     

光插分复用器中基于Athermal-AWG的OPM系统分析

基于衍射型OPM(Optical Power Monitor)能够在设定的波长范围内对不同波长的光信号进行实时采样,其稳定性好并能快速测量.采用阵列波导光栅对波分复用信号进行分解复用,不同波长的光信号分别经过相应的分束器,探测器阵列对各路通道的光进行探测.探测器阵列能够探测出各波长的光功率、光电流以及插入损耗,计算出耦...     

一种嵌入式净水系统在线水质监测装置的研发

设计完成了一种适用于末端净水系统的嵌入式在线水质监测装置。选用280 nm波长的深紫外LED激发溶解性有机物腐殖质类荧光团产生发射波长在400 nm^500 nm范围内的荧光,将探测的荧光和散射光信号通过跨阻运放和低通滤波电路后,送入微处理器进行模数转换和数据处理。采用国际腐殖质协会自然有机物标准品配制溶液测试,结果发现监测装置的荧光信号值与溶解性有机碳浓度呈现出良好的线性关系,且具有响应快速、灵敏度高和功耗低等优点。     

激光探测水下声信号的实验研究

在实验室条件下,对于不同频率、不同振动强度的水下声音信号展开激光相干探测研究,建立了基于该方法的实验系统。水表面在水下声音信号作用下产生波动时,用激光照射水表面,其产生的水表面散射光携带了声波信息并与参考光发生干涉,对干涉信号进行采集并处理可得到水下声信号的频率与强度信息。对不同条件下得到的实验结果进行对比分析。实验结果表明,激光相干探测技术可有效地探测水下声信号,并且随着声信号的频率提高、强度减弱,探测效果趋于变差。实验系统采用全光纤光路设计,取得了较好的效果。     

水下目标的激光双波段探测技术

研究了一种采用蓝绿波段激光、红外波段激光相结合的水下双波段激光探测技术,分析了红外波段激光击穿水辐射声波应用于水下探测的基本模式、探测特点及声信号的激发机理,实验研究了激光声信号的强度、波形、频谱等特性.实验结果表明,双波段激光复合探测模式可将空中光信道、水中声信道结合起来,具有强大的技术优势;激光声信号应用于水下探测,具有优良的脉冲特性及频谱特征.研究结果有助于推动激光在海洋中的探测应用.     

一种体相位全息透射式光栅的光谱仪分光系统

针对平面和凹面反射式光栅型光谱仪分光光路(SLP),存在像差大、谱面平直度差和衍射效率不高等不足,设计了一套基于体相位全息透射式(VPHT)光栅的分光光路。在理论探讨的基础上通过数值仿真模拟了VPHT光栅的衍射效率情况;为了充分验证所设计光路的可行性,实验中通过光谱定标验证了光路的光谱分辨率优于2 nm,通过最小二乘线性拟合算法得到定标波长与对应探测像元的校准关系式,对635 nm波长采用多次测量取平均值,测试结果表明波长绝对误差为0.37 nm,整个定标波长点的均方根误差(RMSE)为0.3 nm;另外,使用了多项式拟合算法建立了200~800 nm光谱范围内的波长偏移量与对应衍射波长的关系式,能较好地解决分光光路中波长校正的问题。     

水气含量对基于QEPAS甲烷气体探测性能的影响

由于气体的湿度对分子振动弛豫有着较大的影响,利用石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)技术作为甲烷气体传感,在实际应用中,空气的水气浓度变化将会使光声测量气体浓度的信号强度发生变化。实验中采用鼓泡法结合湿度计来改变探测气体中的湿度,测量了常压下1.653μm波长处甲烷的二次谐波信号,系统地研究了探测气体中水气浓度的变化对石英音叉Q值、共振频率f0等参数的影响。实验结果表明,水气对基于QEPAS技术甲烷气体传感器的实际应用有着很大的影响,主要表现在甲烷分子振动弛豫和探测系统性能两个方面。当实际大气中绝对湿度为2.34%时,获得的系统最小可探测质量浓度为0.57mg/m3。     

250~1230 nm的波长可调激光器

日本浜松光电子公司最近推出振荡波长为250~1230 nm的波长可调固体激光器“X2852”。把从YAG激光器输出的三次谐波(波长355 nm)作为此种激光器的激发光源。使激发光入射到其非线性光学晶体中，随着晶面角度的不同，激发光被分解成两个波长的光(波长在500~1230 nm之间;光参量振荡部分)。     

几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55 nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785 nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10~(-17)mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

血糖近红外定量分析方法研究

为解决传统有创检测血糖的问题,文中对近红外光谱无创血糖检测技术进行了研究。使用ABB公司的TALYS ASP531近红外光谱仪测得葡萄糖溶液的光谱,建模波段选取5 500~6 500 cm ^-1,使用偏最小二乘法建立光谱数据与对应浓度之间的校正模型。实验结果表明,校正模型的决定系数达到了0.983 99,校正均方根偏差为1.023 26 mmol·L ^-1,误差分布为-1.3~1.7 mmol·L ^-1,证明了近红外无创检测人体血糖浓度的可行性,为近红外血糖检测的研究提供了可靠的依据。