受光纤中声学声子10 ns的寿命的影响，传统布里渊光时域分析（BOTDA）传感器往往不能做到1 m以内的空间分辨率。利用差分脉冲对（DPP）技术可以突破该限制，实现更高的空间分辨率。但是传统的DPP技术存在测量时间长、差分信号间同步难度高和信噪比低等问题。本文提出一种基于布里渊增益-损耗效应的编码DPP-BOTDA系统，通过将处于斯托克斯频率和反斯托克斯频率的泵浦脉冲光同步注入光纤，利用散射光的布里渊增益-损耗效应在光路上差分，解决了信号间的同步问题，并且测量时间只需要传统DPP技术的一半。还分析了传感系统中掺铒光纤放大器增益特性对脉冲序列解码结果的影响，对增益不均匀条件下的编码增益进行了理论计算。实验结果表明，该系统可以实现50 cm的空间分辨率，与传统的单脉冲DPP-BOTDA系统相比，信噪比提高了3 dB。

以镍铁渣为原料, 加入硝酸和表面活性剂对其矿物相改性, 制备改性镍铁渣吸附剂, 考察表面活性剂种类、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)掺量、吸附剂掺量、溶液初始pH值、Cr(VI)浓度对Cr(VI)吸附效果的影响。结果表明: 镍铁渣经改性后可制得结构疏松、比表面积高达180.6 m2/g的无定形SiO2; 改性镍铁渣对Cr(VI)的吸附率在10 min内可达到90%, 吸附等温线符合Langmuir模型, 最大理论吸附容量为42.55 mg/g, 吸附动力学符合拟二级动力学模型。改性镍铁渣吸附剂对Cr(VI)的吸附机理主要是物理吸附和氧化还原, 即吸附剂表面范德华力将HCrO -4吸附至吸附剂表面, CTAB提供的电子对将Cr(VI)还原为Cr(III)。对镍铁渣改性获得的高比表面积无定形SiO2不仅可以有效吸附净化Cr(VI), 同时可以实现镍铁渣资源化利用, 达到以废治污的目的, 具有良好的环境效应和经济效益。

来袭目标意图识别是战场态势认知的重要部分。为充分利用探测到的空中来袭目标运动状态信息的时间相关性来提高意图识别精确度, 本文提出一种基于长短时记忆神经网络 (LSTM)的敌方空中目标作战意图识别方法。该方法首先利用仿真推演平台根据 4种常见意图想定推演来袭目标数据, 对生成数据进行清洗以及滑窗处理从而得到有效样本集, 利用长短时记忆神经网络对生成样本集进行学习形成敌方空中目标作战意图识别模型。实验结果表明, 利用长短时记忆神经网络来学习 4种常见意图数据的运动及时间相关特征信息, 预测准确率最终可达 92%, 取得了比传统分类器更好的效果。

小麦不仅是我国主要的粮食品种, 也是一种重要的饲料和工业原料。 小麦易受赤霉病感染从而产生呕吐毒素, 学名脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON), 具有一定致癌性, 对人畜健康构成严重威胁。 尤其近年来极端异常气候频发, 小麦DON污染风险呈不断上升趋势, 已成为影响其产品质量安全的主要因素。 然而, 传统DON检测方法过程繁琐、 耗时费力, 因此发展一种快速、 低成本且适用于在线的检测方法对小麦安全生产及加工具有重要意义。 首先从江苏各地收集不同赤霉病感染程度的小麦样品200份, 磨粉后利用超高效液相色谱-串联质谱联用法(UPLC-MS/MS)测定小麦中DON含量, 再利用光谱仪在线采集小麦的可见/近红外光谱。 数据处理步骤为: 采用多元散射校正以及二阶导数对光谱进行预处理, 同时根据竞争性自适应权重取样算法提取特征波长, 最后利用线性判别分析(LDA)与偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)建立小麦粉样品的定性分析模型(以国家标准1 000 μg·kg-1为界限), 根据偏最小二乘回归(PLSR)建立小麦粉样品DON含量定量分析模型。 UPLC-MS/MS结果表明小麦DON污染风险较高, 所测样品超标率约为50%。 可见/近红外光谱分析表明不同DON含量小麦样品光谱特征具有一定的差异, 原始光谱和二阶导数谱图可看出1 420 nm处DON含量越高, 吸光度越低。 由于DON绝对含量低而光谱仪的检测限有限, 通过主成分分析未能发现明显的聚类趋势, 但根据全光谱以及特征光谱所构建的LDA与PLS-DA判别模型均能够对超标和未超标样品进行快速识别与筛查, 最佳识别率达87.69%。 从定量分析结果来看, 所构建的小麦样品DON含量的PLSR模型结果不太理想, 最优模型结果: 预测集相关系数(rp)为0.688, 均方根误差(RMSEP)为727 μg·kg-1, 相对分析偏差(RPD)值为1.38, 模型精度和稳健性有待进一步提升。 利用可见/近红外光谱和化学计量学方法, 实现小麦DON含量超标与否的在线判别与筛查, 为我国小麦产品质量安全快速检测提供了技术参考。 但对DON含量的定量分析还需要进一步研究, 探究外部因素对模型的影响, 并拟扩大样品量, 收集不同地区、 不同品种的小麦样品, 提高模型的精度及普适性。

由于镉在环境中具有高毒性和生物蓄积性, 对人体和环境会产生巨大的危害, 因而测定其在环境中的浓度是十分必要的。本研究基于镉(Ⅱ)-蛋白质-刚果红体系的共振瑞利散射和共振非线性散射光谱建立了测定环境水样中微量镉(Ⅱ)的新方法。在pH=4的BR缓冲溶液中, 镉(Ⅱ)与牛血清白蛋白溶液及刚果红溶液反应生成三元离子缔合络合物, 使该体系中的共振瑞利散射(RRS)、二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)信号明显增强, 其最大散射波长分别位于波长560 nm(RRS)、690 nm(SOS)和352 nm(FDS)处。在优化的实验条件下, ΔI与镉(Ⅱ)浓度在一定范围内呈现良好的线性关系, 检出限分别为0.31 μg/L(RRS)、0.29 μg/L(SOS)、0.34 μg/L(FDS)。将该方法用于实验室废水、涪江河水和农夫山泉中镉(II)的测定, 水样中镉(Ⅱ)的回收率在93.2%~107.7%之间, 相对标准偏差在0.8%~3.1%之间, 取得了较理想的结果。

溶解性有机质(DOM)是水环境中一类复杂的溶解性有机混合物, 不仅可影响污染物归趋及生物有效性, 且DOM自身属于消毒副产物(DBPs)前驱体。 为此, 如何高效去除水中DOM已成为当前环境污染控制与治理技术研究的热点问题之一。 以商品化腐植酸(HA)为DOM典型代表物质, 利用紫外可见吸收光谱结合二维相关光谱法(2D-COS)从动力学、 吸附等温线及热力学等角度研究了原始多壁碳纳米管(MWCNT)、 羟基化MWCNT及羧基化MWCNT与HA吸光组分间吸附行为。 2D-COS提高了HA一维吸收光谱分辨率, 经二维相关吸收光谱图分析显示3种MWCNTs对HA吸光组分的吸附变化顺序均为275 nm→400 nm, 表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附行为。 动力学结果显示MWCNTs与275 nm处HA吸光组分间吸附速率高于MWCNTs与400 nm处HA吸光组分间吸附速率, 表明275 nm处HA吸光组分可优先吸附至三种MWCNTs上。 在25和35 ℃条件下, MWNCTs与HA吸光组分间吸附等温线表现为非线性, 且Freundlich模型拟合决定系数R2大于Langmuir模型拟合决定系数, 表明Freundlich吸附等温模型比Langmuir吸附等温模型更有利于描述MWCNTs与HA吸光组分间吸附等温线。 275 nm处HA吸光组分的饱和吸附容量(qmax)及相同给定平衡浓度下单点吸附系数Kd高于400 nm处HA吸光组分, 进一步表明MWCNTs与HA吸光组分间为非均相吸附。 此外, 当给定平衡浓度(ｃe=0.5 cm-1和ce=1.5 cm-1)越低, MWCNTs与HA吸光组分间结合能力越大, 即HA吸光组分浓度较低时更易与MWCNTs上高能吸附位点相结合。 相同平衡浓度下MWCNTs与特定HA吸光组分间吸附能力顺序表现为MWCNT8>MWCNT8-OH>MWCNT8-COOH, 表明功能化基团可影响MWCNTs与HA吸光组分间吸附特性。 另外, 相同条件下单点吸附系数Kd与MWCNTs比表面积间无显著相关性(p>0.05), 表明比表面积不是造成MWCNTs与特定HA吸光组分间结合能力差异的主要因素; Kd与MWCNTs中孔孔隙度间呈显著正相关(p<0.05)而与微孔孔隙度间无显著相关性(p>0.05), 这主要是由于HA吸光组分可进入MWCNTs中孔而难以通过MWCNTs微孔。 最后热力学分析结果显示Gibbs自由能变(ΔG0)<0、 焓变(ΔH0)>0和熵变(ΔS0)>0, 表明MWCNTs吸附HA吸光组分的过程为吸热反应, 可自发进行, 升温可促进MWCNTs对HA吸光组分的吸附, 且吸附过程中固液界面的无序性增加。 相同温度及吸光组分下, MWCNT8的ΔG0值小于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH, 进一步表明MWCNT8与特定HA吸光组分结合能力强于MWCNT8-OH及MWCNT8-COOH。 证明了2D-COS可识别HA中具有不同吸附行为的吸光组分, 二维相关吸收光谱技术可作为研究MWCNTs与DOM间非均相吸附行为的有效工具。 同时, 有助于更好地理解MWCNTs与DOM间相互作用特性及机理, 不仅可为水环境中DOM去除研究提供基础数据及新的研究思路, 且有利于更好地预测自然环境中MWCNTs及DOM迁移传输及环境归趋。

结合特殊设计的低阈值五镜折叠腔,利用垂直生长法自制的双壁碳纳米管,并将其作为可饱和吸收体在Tm,Ho∶LLF激光器中实现了连续锁模运转。在连续激光运转下,吸收抽运阈值低至59 mW,光-光转化效率为30.09%。在腔内插入饱和吸收体后,吸收抽运阈值提高至107 mW。当吸收抽运功率大于1562 mW时,激光运转进入稳定的连续锁模状态,对应锁模脉冲的重复频率为100 MHz,脉冲宽度约为515 ps;当吸收抽运功率达到2 W时,最高输出功率为234 mW,中心波长为1895 nm,对应最大单脉冲能量为2.34 nJ。

应用LED芯片的照度公式以及大型LED矩形阵列照度分布的对称性, 建立了研究大型LED矩形阵列照度均匀度的物理模型, 推导出计算大型LED矩形阵列照度均匀度的公式。利用该公式研究了大型LED矩形阵列照度均匀度随目标距离、长宽比以及m值的变化规律。得出: 照度均匀度随目标距离的增加而非线性地减小; 照度均匀度随长宽比的增加而非线性地增大; 照度均匀度随m值的增加而近似成线性地增大。这些规律为提高大型LED矩形阵列的照度均匀性提供了理论依据, 也为大型LED矩形阵列的照度均匀性设计提供了研究方向和计算方法。弥补了之前研究LED阵列照度均匀性方法上的不足。