应用光谱重建理论的傅里叶变换光谱仪

本文将重建光谱仪的光谱重建理论应用于傅里叶变换光谱仪中，使光谱仪可以兼具重建光谱仪高光谱分辨率优势以及傅里叶变换光谱仪固有的高光通量优势。利用构建的简易空间外差傅里叶变换光谱仪实验装置在520～530 nm光谱范围内进行验证实验。使用实验装置采集的不同单波长入射光光斑图像进行光谱校准实验，证明了傅里叶变换光谱仪可满足光谱重建理论必需的光斑与波长间唯一的一对一映射关系。随后，使用用于光谱校准的光斑图像进行光谱重建实验，实现了0.10 nm的光谱分辨率，相比通过傅里叶变换光谱仪原理得到的～5.65 nm光谱分辨率有明显提高。最后，使用额外采集的波长525 nm入射光光斑图像进行光谱重建实验，重建光谱中存在重建误差，且525 nm处光谱信号峰的半峰全宽（FWHM）～0.30 nm。光斑图像相关性分析显示，光谱重建受光斑图像采集过程中噪声和相邻波长入射光光斑图像高相似性的影响。尽管如此，重建光谱仍然可以反映入射光的光谱信息，且信号峰的FWHM小于傅里叶变换光谱仪原理得到的光谱，验证了将光谱重建理论应用于傅里叶变换光谱仪的可行性和高光谱分辨率优势。     

基于光学检测平台的磷酸盐小型自动检测系统

面向水中磷酸盐的现场、自动检测,研制水中磷酸盐小型自动化光学检测系统,基于钼酸铵分光光度法,搭建磷酸盐光学检测平台。系统在660 nm波长的光源照射下,测试不同浓度磷酸盐溶液的光电流,采用最小二乘法进行磷酸盐溶液的曲线标定,并对检测系统的检测范围、重复性以及检测准确性等性能进行测试。实验结果表明,在磷酸盐浓度为0.01~0.7 mg/L范围内,光学检测平台输出的光电流信号经自动检测系统处理后得到的吸光度值与磷酸盐的浓度呈线性关系,线性相关系数为99.93%,重复测试相对标准偏差优于2%;与商用磷酸盐手动检测系统进行比对测试,测试相对偏差在10%以内。研制的磷酸盐小型自动化检测系统日后可用于检测国家地表水质量标准中规定的I~Ⅴ类水中的总磷含量(0.02~0.4 mg/L)。     

基于傅里叶变换的BP神经网络自适应滤波

BP神经网络强大的非线性函数逼近、自适应学习和并行信息处理能力使得BP神经网络在信号去噪滤波中得到应用,但是随着BP网络输入向量维数的增加,其自身隐含层层数也会相应增加,从而降低了网络的自适应能力以及延长了学习时间。本文采用基于傅里叶变换的BP神经网络,利用傅里叶变换对信息进行预处理,并利用BP网络强大的函数逼近能力,对信息进行拟合,再通过傅里叶逆变换还原含噪的信息。最后通过MATLAB软件分别对傅里叶变换、BP神经网络、基于傅里叶变换的BP神经网络滤波效果进行仿真比较。     

基于傅里叶变换的BP神经网络滤波

BP神经网络强大的非线性函数逼近、自适应学习和并行信息处理能力使得BP神经网络在信号去噪滤波中得到应用,但是随着BP网络输入向量维数的增加,其自身隐含层层数也会相应增加,从而降低了网络的自适应能力以及延长了学习时间。本文采用基于傅里叶变换的BP神经网络,利用傅里叶变换对信息进行预处理,并利用BP网络强大的函数逼近能力,对信息进行拟合,再通过傅里叶逆变换还原含噪的信息。最后通过MATLAB软件分别对傅里叶变换、BP神经网络、基于傅里叶变换的BP神经网络滤波效果进行仿真比较。     

基于光谱技术的茶叶品质参数茶多酚含量快速检测方法研究

茶多酚是茶叶中的主要成分,其含量约占30%左右,决定着茶汤的味道、颜色等。利用近红外光谱法对茶多酚含量进行快速检测,在茶叶品质的快速识别中具有极高的实用价值。基于光谱技术结合化学计量学方法,对不同茶叶的不同成分进行了研究,结果表明:茶叶中的主要成分茶多酚含量与近红外波段(1 800~2 500nm)的吸光度存在近似的线性关系,在此基础上建立拟合曲线,得出了不同拟合曲线的相关系数和校正均方根误差;采用近红外光法结合偏最小二乘法在1 872nm建立了茶多酚含量预测模型,其相关系数达到0.937 8,均方根误差为0.008 015。     

偏振光谱识别光学系统的复原方法与设计

为准确方便获取4个波长相关的斯托克斯参量,可采用强度调制型偏振光谱成像技术,从偏振光谱强度调制理论与傅里叶变换解调方法入手分析推导计算了偏振光谱信息的复原过程,据此得到了系统的基本结构。以模块化设计的思路分别设计了光谱部分光学系统的前置望远物镜及Offner分光系统,设计结果实现了在400~1 000 nm谱段光谱分辨率1.24 nm,并结合光谱系统参数匹配设计完成了前端偏振光谱调制模块,给出了一套完整的设计实例。最后通过实验验证了偏振光谱调制模块设计的合理性与傅里叶变换解调方法的可行性,为偏振光谱信息复原奠定了基础。     

基于STM32F103的便携式光谱分析仪的研究与设计

为解决传统光谱仪体积大、价格高等问题，设计了一款便携式光谱分析仪，该系统以STM32F103为开发平台，选用LED光源，硅光电池传感器进行数据采集，可实时显示吸光度、溶液浓度等参数，实现了对溶液物质的定量分析，硬件包含两级放大电路、滤波电路以及24位AD转换电路，软件采用中位值滤波算法减小噪声的干扰，当线性拟合的相关系数Ｒ２ ＝ 0.9707时，溶液浓度与吸光度具有良好的线性关系，测试表明，测量误差为±1.03％，满足本仪器的设计要求。     

电热式微机电系统微镜傅里叶变换红外光谱仪

为了研制小体积、低成本、高分辨率的微型傅里叶变换红外光谱仪,通过选择电热式微机电系统(MEMS)微镜作为迈克尔逊干涉仪动镜,在满足了傅里叶光谱仪小型化、便携化的同时,利用折叠双S型Bimorph驱动结构来实现双倍位移量以确保较高分辨率,并将分束器外置来进行不同波段的灵活选择,进而实现全光谱范围的应用。以1 310 nm激光作为参考光光源,钨灯宽带光作为待测光源信号,通过信号采集、滤波、插值、光谱恢复步骤完成原始信号采集到光谱信号复原的过程。测试结果表明:电热式微镜的位移量可达到500 m,光谱理论分辨率1 nm,光谱仪整机尺寸小至62 mm62 mm28 mm。测试基线噪声为0.000 04,基线重复性为0.000 32,吸光度重复性为0.000 48。性能指标能满足食品安全、药品检测、石油化工等领域的光谱检测应用。     

基于DSP的弹光调制干涉具干涉数据的实时处理系统

弹光调制干涉具中光程差的非线性带来了干涉信号的非均匀变化,在光谱复原过程中,如不对干涉数据修正直接采用快速傅里叶变换(FFT)复原光谱会导致光谱严重失真,难以满足实时处理要求。首先提出采用非均匀快速傅里叶变换算法(NUFFT)实现光谱复原,其次设计了一种基于高性能DSP芯片OMAP-L138的干涉数据处理系统,它将高速数据采集卡PCI-5122采集到的671.1 nm激光干涉数据进行存储并完成其实时光谱复原。研究结果表明:这套干涉数据实时处理系统操作简单,运行可靠。复原671.1 nm激光的波长误差小于1 nm,谱线位置误差小于0.1％,为后期采用高性能DSP的弹光调制傅里叶变换光谱仪提供了很好的前提基础。     

弹光调制干涉具干涉数据的获取及光谱复原

为了获得弹光调制干涉具干涉信号的频谱,需进行光谱反演,但因其相位是非线性的,直接采用快速傅里叶变换反演光谱会导致光谱严重失真,因此提出采用非均匀快速傅里叶变换算法对干涉数据进行光谱反演的方法。首先采用基于高速数据采集卡PCI-5122设计的虚拟示波器获取652.6nm激光经弹光调制干涉具的干涉数据,然后在MATLAB环境中对干涉数据进行光谱反演,得到了相应的频谱信息。结果表明,对采集的652.6nm激光波长测量误差小于1nm,谱线位置误差小于0.1%,验证了该算法在弹光调制非均匀干涉数据光谱反演的可行性,这对弹光调制高性能傅里叶变换光谱仪的设计有借鉴应用价值。     

基于CMMI的PDM设计

为了提供目前产品数据管理(Product Dato Management,PDM)系统对产品开发过程管理的控制能力,实现产品开发过程中的实时测量与监控,提高管理质量,结合能力成熟度模型(Capability Maturity Model Integration,CMMI)在软件领域的成功经验,适应硬件产品开发领域的需要,在介绍了CMMI的主要思想之后,重点论述了以CMMI为基础定制企业PDM系统的可能性。对产品开发框架进行了分析,提出了基于CMMI的PDM系统概要设计模型。     

通信与计算机领域伪代码一致性审查研究

通信、计算机领域的发明专利审查过程中,针对权利要求书中涉及伪代码的情形存在不同的审查观点.在对伪代码与自然语言、标记性程序语言进行辨析,以及对现行发明专利审查规范进行分析溯源的基础上,提出应站在技术人员的角度,按专利审查的一般标准,判断其是否符合专利申请的撰写规定和授权条件,权利要求是否清晰,再进行一致性审查的建议,对其他领域类似情形的发明专利审查具有借鉴意义.     

基于片上可编程系统的视频车辆跟踪技术研究

针对目前具体产品中算法实现复杂且基于计算机(PC)平台的纯软件环境等问题.提出了一种视频车辆跟踪的嵌入式实现方法.利用可编程片上技术,使得视频检测摆脱PC平台的依赖.以Nios Ⅱ软核处理器和外设知识产权(IP)核为硬件平台,结合模拟/数字信号转换(A/D)和数字/模拟信号转换(D/A)的视频接口,以μC/OS为操作系...     

基于CAS的单点登录系统应用研究

随着信息系统的迅速发展,各类信息化应用系统逐步建立,但是各应用系统之间自成体系,从而导致了每使用一个系统就要重新登录一次,给用户的使用和管理员的管理带来了很多不便.本文研究基于CAS的单点登录系统应用,很好地解决了使用和管理困难问题,介绍了基于CAS的单点登录系统应用设计研究,系统采用用户管理LDAP轻量级目录服务、CAS中央认证服务,设计了一个统一管理界面,通过Web服务传递用户参数,实现了多应用系统的整合.     

基于狄恩流的微混合器的研究

所设计的微混合器是一种基于狄恩流的被动式混合器,该混合器的结构特点是由多个不同半径的弯曲管道双螺旋而成,中部通过"S"形管道将输入管道和输出管道相连。首先分析了狄恩流形成的机理及特点,再通过流体计算软件CFD-ACE+三维模拟并分析了不同流速对二次流强弱以及混合程度的影响,最后利用微细加工技术制作微混合器,罗丹明B溶液与去离子水用作待混合液体,利用Image J软件获取混合图像的灰度值来分析混合器的性能。     

一种多孔硅生物免疫传感器的研究

对多孔硅样品进行热氧化和硅烷化处理,通过共价结合的方法将HYSA生物抗体固定到多孔硅的孔洞中;测量了加入BSA发生抗原抗体反应前后的荧光光谱和反射谱.实验结果表明加入生物分子后多孔硅发光峰消失,抗原抗体反应后发光强度增强,反射谱红移.该项研究为开发免标记的多孔硅光学生物免疫传感器奠定了基础.     

蝇复眼在导弹上的应用研究

通过介绍蝇复眼结构与功能,类比于复眼,从功能上模仿,利用两个调制盘与一个成像探测器,构造一个在导弹导引头上的多模导引的应用,使导弹能够获得目标的三维空间位置,并提出一些在此基础上的解决方案及方法。     

基于MongoDB的文本分类研究

文章基于流行的非关系型数据库MongoDB,结合Spark机器学习库中的朴素贝叶斯分类器和支持向量机,对豆瓣影评及京东商评进行情感分类,并采用准确率、召回率、F-Measure等指标对分类效果进行评价,最后测试了Spark-MongoDB平台的扩展性能。     

基于MapReduce的PageRank算法的研究

在对PageRank算法进行研究的基础上,利用MapReduce编程模型思想对PageRank算法进行改进,设计了在云平台Hadoop环境下运行的基于MapReduce的PageRank分布式并行算法,并在实验中对不同规模的Web图数据集进行了测试,分析不同的Blocksize参数对于算法计算性能的作用以及集群节点数目对于算法运行效率的影响.     

基于隐私保护的聚类研究

数据挖掘技术在发现规律和知识的同时也暴露了一些隐私信息,隐私保护因此成为数据挖掘过程中需要研究的重要问题,其目标是在不访问真实原始数据的条件下,能得到正确的数据挖掘结果.介绍聚类分析过程中的隐私保护问题,讨论了基于隐私保护的聚类分析基本思想.