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基于多通道窄带滤光片和彩色图像传感器的实时多光谱成像系统被引量：10: 2017年; 针对复染情况的出现,采用多通道窄带滤光片与彩色图像传感器相结合的方式,设计了一种多光谱成像方法.使用多通道窄带滤光片对光源进行分光,采用多元线性回归方法建立多光谱剥离模型,并对彩色图像传感器输出的多个单色光混叠响应进行剥离,通过FPGA实现多光谱图像的实时剥离运算和输出.实验结果表明:多通道窄带滤光片的半高宽为12nm/15nm/20nm,其透射光是三个不同波段的窄带单色光;在检验水平为0.01情况下的模型具有较高的准确性;具有相同光谱特征的物质在同一波段的灰度图像上特征一致,同一物质在不同波段上的灰度图像特性差异较大.; 廖乘胜吴正曾立波吴琼水; 关键词：多光谱成像 FPGA

傅里叶变换红外光谱仪干涉仪系统的设计被引量：5: 2012年; 设计了一种基于立体角镜与固定平面镜组合的干涉仪系统,以解决传统傅里叶变换红外光谱仪中干涉仪系统由于动镜的倾斜与横移影响光谱质量的问题。系统包含一对立体角镜,两面相互垂直的固定平面镜,以及分束器。通过对立体角镜的倾斜与横移、立体角镜垂直度误差以及两固定平面镜的倾斜与垂直度误差对干涉信号初相位与调制度的影响进行分析,表明立体角镜的倾斜与横移、固定平面镜的垂直度误差等因素不会影响干涉信号的初相位与调制度;通过对干涉仪进行实际测试表明,仪器具有结构简单紧凑、密封性好、分辨率高以及抗震性强等优点。; 石磊刘佳郑信文曾立波吴琼水; 关键词：干涉仪误差分析调制度相位误差

傅里叶红外光谱仪分束器自动装调系统设计被引量：2: 2017年; 为了提高傅里叶红外光谱仪干涉系统的精度,设计了一种基于一体化分束器的自动装调系统。使用光学胶水将棱镜与分束器固定在一起组成一体化分束器,在一体化分束器上设置三点调整机构,O点位置进行固定作为参考点,在X点、Y点位置装入压电陶瓷,利用压电陶瓷驱动分束器进行微小位移的调整。在动镜匀速运动的情况下,利用四象限检测器检测三路携带相位差信息的信号,对信号进行放大滤波和数字化处理后,采用DSP的ECAP模块捕捉三路相位差信号,并利用增量式PID算法根据相位差来对三个点位的调整幅度进行实时控制,使用DSP的AD模块采集三路信号,并利用USB2.0与上位机进行通信,在上位机上实时显示三路信号图形及相位差信息。利用光学胶水的紫外固化特性,在支架上安装紫外照射灯,调整过程中不断增加照射强度使光学胶水进行深度固化,从而制作出符合傅里叶变换红外光谱仪应用需求的一体化分束器。实验结果表明,所设计的基于一体化分束器的自动装调系统具有结构简单,调整精度高等优点,其能够满足常规红外分束器装调需求。; 丁凡曾立波吴琼水; 关键词：压电陶瓷

柔性铰链支撑式动镜的误差分析被引量：1: 2017年; 柔性铰链支撑式动镜系统广泛应用于便携式、工程在线测量的傅里叶变换红外光谱仪中。而在运动过程中,柔性铰链与动镜的微弱形变会给动镜引入不同程度的误差。通过建立数学模型,并结合调制度与初相位来分析系统存在的误差。结果表明:动镜的动态垂直度误差会严重影响信号干涉的质量,动镜行程、速度是其影响因素。可通过设计上的优化来减小其影响,对动镜的制作有借鉴意义。; 冯骏豪曾立波吴琼水许贤泽; 关键词：动镜柔性铰链

利用近红外光谱技术的葵花籽品质分析被引量：2: 2020年; 葵花籽作为中国需求量很大的油料作物,常用的化学检测方法虽然准确性高,但是时间久,破坏样本完整性,难以实现快速检测。为了研究近红外光谱法快速无损检测葵花籽中蛋白、脂肪及水分含量的准确性,使用454份葵花籽样本近红外光谱数据及蛋白质、水、脂肪三个含量信息为测试对象,随机选取其中383份作为测试集,71份作为验证集,对测试集使用不同的预处理方法之后分别进行PLS(partial least-square method)和BP神经网络建模,并通过验证集对模型进行预测分析。结果发现:①PLS模型预测中发现小波变换的预处理方法对蛋白质含量的预测最好,小波变换的预处理方法对水分含量的预测最好,标准化的预处理方法对脂肪含量的预测最好;②BP神经网络预测中一阶导数+均值中心化对蛋白质含量的预测最好,一阶导数对水分含量的预测最好,一阶导数+标准化对脂肪含量的预测最好。比较两种神经网络模型的预测结果,PLS模型预测精度要高于BP神经网络模型。; 李壮壮吴琼水黄莎; 关键词：近红外光谱技术 PLS BP神经网络

基于TwinCAT与C++的光谱数据传输系统被引量：1: 2020年; 为实现DCS(Distributed Control System)控制系统与在线傅里叶红外光谱仪之间的高速、准确通讯,根据工业现场的需求,设计采用倍福公司的CX8090嵌入式控制器及数字输入模块、Modbus通讯模块实现数据实时传输。在该系统中TwinCAT做主站,DCS为从站,分析了基于C++与TwinCAT之间的通讯、实现数据交互的原理及实现的方法。实验结果表明,该系统能够准确可靠、快速地完成数据的传输。; 李杨吴琼水李壮壮; 关键词：TWINCAT 聚醚多元醇

基于MEMS线阵的便携式中红外水中油浓度速测仪被引量：2: 2014年; 针对传统光谱测油仪存在的环境适应能力弱、分析速度慢、测量重复性差等问题，研制了一种便携式中红外水中油浓度速测仪。其核心光路采用典型的非对称折叠式 M型 Czerny-Turner 光学结构，有效缩小仪器体积；使用周期性转动的斩光器调制红外光源，并对斩光器转速进行数字PID控制，调制精度达到±0．5％；采用固定光栅作为分光元件，无需光栅扫描装置且不存在转动误差；利用新型 ME MS红外线传感器阵列探测调制后的光谱信号，显著提高光谱采集速度。光学仿真及实验结果表明仪器光谱范围为2800～3200 cm^-1，光谱分辨率达到6 cm^-1（＠3130 cm^-1），信噪比达到5200∶1，谱图采集速度为13 ms·幅^-1，吸光度标准偏差优于3×10^-3，满足了水中油测定国家标准要求。与已有红外光谱测油仪相比，该仪器小型便携，分析速度快，测量精度高，抗震防潮性能好，特别适用于环境监测部门对水中油浓度的现场实时测量，因此在水质监测领域具有广阔的应用前景。; 高志帆曾立波石磊李凯杨远洲吴琼水; 关键词：MEMS 中红外水中油

AOTF高光谱成像系统的标定及性能测试被引量：6: 2015年; 提出了一套声光可调谐滤光器高光谱成像系统的标定及性能测试方法,并针对研制的高光谱成像系统原理样机进行了实验验证.结果表明:所提方法可以较为完整、准确地验证系统的光谱域及空间域特性;经过光谱图像平场校正可明显改善系统响应的非均匀性;通过自动控制相机曝光时间及像元增益的方式逐波段进行光谱灵敏度校正,可以提高系统的信噪比;采用改变相机曝光时间并测定系统响应的方式验证系统的光谱线性度,较传统方法更为方便,且可有效节约测试成本.该方法同样适用于基于液晶可调谐滤光器等的高光谱成像系统.; 高志帆张红平吴琼水曾立波; 关键词：多光谱成像声光可调谐滤光器空间域

小波变换与高斯拟合在光谱重叠峰解析中的应用被引量：19: 2015年; 利用小波变换对小波低频系数置零、高频系数阈值量化,实现了光谱信号的基线校正和谱线去噪;对光谱信号进行多尺度小波变换,搜寻各层小波系数模极值所构成的脊线,并对其中复合脊线进行校正,脊线中小波尺度参量最大时所对应的位置即为峰位;根据得到的峰位值,在最小二乘意义下寻找由多个单峰高斯函数叠加而成的最佳拟合光谱,得到谱峰峰强以及峰宽信息.利用该算法对含有基线漂移和随机噪声的光谱重叠峰进行解析,结果表明该算法能够较好地分离重叠峰,其中利用多尺度小波变换求解得到的峰位值偏差在±1.3以内,通过高斯拟合得到的峰强值偏差不超过8.5%.与现有算法求解得到的谱峰信息对比可知,本文所设计的光谱重叠峰解析算法具有一定优势.; 冯飞王府北谢非吴琼水曾立波; 关键词：小波变换重叠峰解析重叠光谱随机噪声

面向生物过程的阿达玛变换近红外光谱仪: 2015年; 对生物过程中营养物质的消耗进行监测,有利于控制微生物的生长环境,使其始终处于最佳生长条件,从而使目标产物的产量最大化。针对酵母培养液中甘油、甲醇和葡萄糖含量的监测需求,研制了一种基于阿达玛变换(hadamard transform,HT)技术的近红外光谱仪。该光谱仪使用自主改进设计的近红外原位探头进行光谱信号的收集,采用数字微镜(digital micro-mirror devices,DMD)进行阿达玛模板的编码调制,配合自主开发的光谱采集软件和光谱分析处理软件,实现了培养液中营养物含量的实时监测。给出了光谱仪的光路设计、近红外原位探头改进设计、硬件电路和软件模块的设计。通过实验测得该光谱仪的杂散光为0.875%,波动率为±4.28%。利用该光谱仪对一系列标准浓度的甘油水溶液进行光谱采集和数学建模,实验结果表明该仪器测量准确,能够满足生物过程监测的要求。; 刘鹏李凯曾立波吴琼水; 关键词：生物过程近红外光谱仪

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国家科技支撑计划(2011BAF02B02)

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机构

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