Author Affiliations
Abstract
1 Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
2 University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
Due to the error of digital sampling, there is a deviation between the zero optical path difference (ZOPD) detection position of the interference signal in the infrared gas analyzer and the actual position. To solve this problem, a high-precision detection method of the ZOPD position based on wavelet transform is proposed. Firstly, the wavelet envelope curve of the interference signal is obtained by the wavelet transform, which can obtain the phase information and amplitude information of the maximum modulation position, and then the optimal ZOPD position is calculated by using the amplitude and phase information. The experimental results show that the error of the wavelet transform method is 19.617 nm, and the relative error is reduced by 93.11% compared with the peak method.
光电子快报（英文版）
2023, 19(3): 170
1 1.东华大学 材料科学与工程学院, 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
2 2.华东理工大学 化工学院, 化学工程国家重点实验室, 上海 200237
3 3.东华大学 材料科学与工程学院, 教育部先进玻璃制造技术工程中心, 上海 201620
钒酸铋是最具有光电催化应用潜力的水分解光电阳极之一, 但由于表面缓慢的动力学反应速率, 其光电催化效率仍不理想。本研究通过浸渍法在BiVO4薄膜光阳极上负载纳米RhO2助催化剂, 研究RhO2负载量对BiVO4光阳极光电催化性能的影响规律及其机理。晶粒尺寸10~25 nm的RhO2均匀负载在颗粒尺寸100~250 nm、厚度约为400 nm的BiVO4光阳极薄膜表面。考虑到贵金属铑的昂贵成本, RhO2的最佳负载量为质量分数1.65%, 在偏压1.23 V (vs. RHE)、1.0 mol/L Na2SO3溶液中(pH8.5)AM 1.5模拟可见光照射下, 光电流密度达3.81 mA·cm-2, 相较纯BiVO4提升了10.58倍。在没有有机牺牲剂的条件下, 光阳极同时析出了氢气和氧气, 两者比例接近2 : 1, 产氧速率为8.22 μmol/(h·cm2)。负载RhO2有效改善了光阳极的表面水氧化动力学, 使光生空穴更快与电解质溶液进行水氧化反应, 抑制光生载流子复合, 从而显著提升光电催化性能。另外, 负载RhO2后, 空穴更容易从光阳极表面被有效提取到电解质溶液中, 减少其在光阳极表面积累, 从而使BiVO4/RhO2(1.65%)光阳极可持续稳定工作10 h以上。
钒酸铋 氧化铑 助催化剂 光电催化 分解水 BiVO4 RhO2 cocatalyst photoelectrocatalysis water splitting
1 1. 东华大学 材料科学与工程学院 纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
2 2. 华东理工大学 化工学院 化学工程联合国家重点实验室, 上海 200237
高效稳定的光催化剂或助催化剂研究一直是光催化领域的重要课题之一。本研究以氧化石墨烯、氯化钴和2-甲基咪唑为前驱体, 结合液相法和氨气氮化法制备了负载Co5.47N的氮掺杂还原氧化石墨烯(Co5.47N/N-rGO), 其中Co5.47N高度分散、晶粒尺寸为10~20 nm。Co5.47N/N-rGO可以作为助催化剂有效地改善商业二氧化钛(P25)的光催化分解水制氢性能, 当其质量分数为25%时, 催化剂的制氢性能可以达到11.71 mmol·h -1·g -1, 相比于纯P25提升了90倍, 与负载贵金属Pt的性能相当(11.88 mmol·h -1·g -1), 并且具有良好的稳定性。本研究为高效非贵金属助催化剂的研制提供了新思路。
Co5.47N 氮掺杂石墨烯 TiO2 光催化制氢 助催化剂 Co5.47N nitrogen-doped graphene TiO2 photocatalytic hydrogen evolution co-catalyst
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 国家环境保护环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
针对傅里叶变换红外光谱仪因信号噪声干扰较大而导致仪器性能下降的问题, 提出了一种基于巴特沃斯带通滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法。首先对带通滤波电路的传递函数进行了理论推导, 随后结合光谱仪参数并经电路软件 Multisim 仿真确定电路元件的具体值, 并通过实验进一步优化直至满足设计要求指标, 最后将设计的带通滤波器用于光谱仪中, 对比分析了增加滤波板前后测量得到的仪器信噪比。实验结果表明: 基于巴特沃斯滤波器的红外光谱处理方法在 2100 ～ 2200 cm-1和 2500 ～ 2600 cm-1 波段得到的仪器信噪比分别为未加滤波器由传统处理方法得到的仪器信噪比的 1.83 倍和 1.96 倍。表明新处理方法有效提高了仪器信噪比, 改善了仪器的性能指标。
光谱学 傅里叶变换红外光谱 巴特沃斯带通滤波器 幅频特性 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectroscopy Butterworth bandpass filter amplitude-frequency characteristic signal to noise ratio
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
相位误差校正是恢复高质量光谱图的关键环节之一。常用的 Mertz 法利用过零采样的单边干涉图数据, 可以快速进行相位校正。针对该方法中对非对称干涉图利用不均匀导致的光谱图高频分量恢复不准确的问题, 提出基于改进 Mertz 法的相位校正方法。利用奇次多项式对非对称干涉图加权, 使得改进的 Mertz 法均衡利 用 “小双边" 干涉图的光谱信息。实验结果表明: 采用所提出的改进 Mertz 法能有效恢复光谱的细节信息, 提升仪器的信噪比。相比于线性函数加权法, 所提出的奇次多项式加权在 900～1100 cm－1 波段 和 2500～2600 cm－1 波段, 平均峰- 峰值信噪比分别提升了 1.2%、2.3%, 均方根值信噪比分别提升了 3.6% 、1.1%。
光谱学 相位校正 改进的 Mertz 法 干涉图 奇次多项式加权 spectroscopy phase correction improved Mertz method interferogram odd polynomial weighting
针对传统目标检测方法不能兼顾目标识别精度和检测实时性, 且在实际生产复杂工况下识别效果不佳的问题, 提出一种基于Inception-SSD框架的零件深度学习识别方法。首先, 提出了融合Inception预测结构的SSD优化框架Inception-SSD, 将Inception网络结构引入到SSD网络额外层中, 并使用批量标准化模块(BN)和残差结构连接, 从而捕获更多目标信息而又不会增加网络复杂性, 以提高检测准确率而又不影响其检测速度, 并增加算法鲁棒性; 然后提出在原损失函数基础上增加排斥损失项以改进损失函数, 同时采用一种基于加权算法的非极大值抑制方法, 克服模型表达能力不足的缺点。最后, 将改进前后SSD算法在自制零件数据集上进行训练和测试, 实验结果表明: 本文方法在实际生产过程复杂情况下检测准确率达到97.8%,相比原SSD算法提升11.7%, 检测速率41 frame/s。在提高检测精度同时还保证了实时性, 能够满足实际生产环境零件检测需求。
深度学习 目标检测 零件识别 Inception结构 残差结构 deep learning part detection Inception structure residual structure
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
傅里叶变换是干涉图分析处理的常用方法,由于截断效应,对样本数据直接进行傅里叶变换时会发生频谱泄漏,常采用加切趾函数的方法减小泄漏。首先分析多种常见切趾函数的性能,研究切趾函数主瓣宽度与旁瓣衰减对频谱泄漏的影响;在此基础上,提出一种基于零阶贝塞尔函数加权的三角窗切趾函数,对三角窗函数加权,使其旁瓣衰减加快。实验结果表明:采用提出的改进的三角窗切趾函数能有效抑制频谱泄漏;相比于三角窗,改进的三角窗切趾函数平均峰-峰值信噪比提升了4.9%,方均根值信噪比提升了3.5%,优于常见窗中最优的布莱克曼窗。改进的三角窗切趾函数的主瓣宽度为0.043π,与汉宁窗接近,具有较高的频率分辨率。
信号处理 光谱分析 改进的三角窗函数 切趾函数 干涉图 傅里叶变换
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥,230026
为了研究机场排放对环境大气的影响,在2014年12月10日到16日,采用掩日通量遥测傅里叶红外技术(SOF-FTIR)对北京首都国际机场的乙烯(C2H4)、 己烷(C6H14)和一氧化碳(CO)排放进行了研究。分析了三种组份的特征浓度值及其变化趋势,结果表明三者的特征浓度值变化趋势上具有高度相关性；机场乙烯的平均柱浓度为13.18 ppm, 己烷的平均柱浓度为97.82 ppm, 一氧化碳的平均柱浓度为3065.56 ppm。通过结合国际民航组织发布的测量数据,得到该机场乙烯和己烷的排放量分别达到碳氢化合物排放总量的3.32%和66.96%。 文章结果表明,掩日通量遥测FTIR技术与ICAO的数据具有较好的一致性,为评估飞机排放提供数据支撑。
光谱学 飞机尾气 特征浓度 挥发性有机物 spectroscopy SOF-FTIR SOF-FTIR aircraft exhaust characteristic concentration VOCs
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
采用代数迭代(ART)算法和最大似然期望最大化(MLEM)算法,利用开路傅里叶变换红外(OP-FTIR)光谱仪的测量结果,通过仿真模拟了高斯空间分布模型下的气体二维浓度场重建,并利用重建评价指标——逼近度和相关系数,分析了这两种重建算法的重建精度和抗噪性能。结果表明:在单峰气体浓度场中,ART与MLEM算法重建结果的逼近度分别为0.177和0.044;在双峰气体浓度场中,ART与MLEM算法重建结果的逼近度分别为0.263和0.069;MLEM算法更适用于重建复杂的气体浓度场。在不同噪声水平下,ART的抗噪性能优于MLEM算法,MLEM算法对噪声更敏感。
傅里叶光学 开路傅里叶变换红外光谱 层析成像 代数迭代算法 最大似然期望最大化算法
