水分含量是哈密大枣干制过程中的重要指标, 对其外观、 口感、 贮藏和运输具有重要的影响。 因此, 为实现哈密大枣水分含量的准确预测, 采用近红外光谱结合变量优选方法, 建立干制哈密大枣水分含量的GA-ELM预测模型。 为提高模型的稳定性和预测精度, 开展并讨论了核函数和神经元个数对GA-ELM预测模型的影响。 采用多种预处理方法对全波段光谱进行处理, 对比分析发现标准正态变换方法（SNV）效果最佳。 对标准正态变换处理后的光谱利用连续投影算法（SPA）、 联合区间偏最小二乘（si-PLS）和遗传算法（GA）及其组合算法分别从全波段927.77~2 501.14 nm范围内筛选特征波长, 并建立对应GA-ELM预测模型, 同时与全波段的GA-ELM模型效果相比较, 采用SNV+SPA筛选的14个特征波长建立的GA-ELM模型效果最佳, 预测结果Rc和Rp分别为0.984 2和0.967 5, RMSEC和RMSEP分别为0.006 1和0.007 9, RPD为3.678 8。 研究结果表明： SNV+SPA+GA-ELM方法可实现干制哈密大枣水分含量的准确预测, 为近红外光谱技术应用于干制哈密大枣在线检测提供了参考。

太赫兹频率分辨率是影响物质鉴别的重要因素, 但是由于太赫兹时域光谱系统中存在器件反射, 使得参考信号和测量信号出现多个反射峰, 时域信号长度截断导致频率分辨率很低。 为了去除反射峰的影响, 提出基于经验模态分解去除时域反射峰, 从而提高太赫兹频率分辨率的方法。 通过与太赫兹主峰的互相关定位时域反射峰, 计算反射峰的上下包络和求平均值, 获取本征模函数并代替反射峰, 增加时域信号有效长度, 提高太赫兹频域分辨率。 空气中水蒸汽的太赫兹透射谱实验结果表明, 该方法具有自适应去除多个反射峰的能力, 对太赫兹时域信号修复效果良好, 频率分辨率提高了12倍, 而且未丢失有用的吸收谱信息, 吸收峰的位置和个数与真实谱一致, 很好地保留了太赫兹谱的鉴别能力。

针对激光诱导生物组织温升预测问题提出了一种新的RC电路理论模型。根据基尔霍夫电压定律（KVL）推导了RC电路的系统函数和单位冲激响应，根据单位冲激响应和矩形输入信号的卷积得到RC电路的零状态响应模型，由激光照射下生物组织温度实验结果确定模型中的两个固定参数，提出了两种模型参数计算方法并进行模拟计算。理论计算与实验结果显示温度响应曲线一致，肝脏和肌肉组织峰值温度相对误差范围分别为-0.0557 ℃~-0.0025 ℃和0.0139 ℃～0.0641 ℃，温度曲线平均相对误差范围分别为0.55%～2.39%和0.38%～0.99%，这种方法较经典的Pennes生物热传输方程模型所需参数少，精度更高，为激光与生物组织光热效应研究提供了一种新方法。

为了避免激光经瞳热疗带来的热损伤或治疗不足,建立了眼底层状模型并采用二维有限元法求解生物传热方程,从理论上分析了激光引起的视网膜和脉络膜的温度变化.在相同光斑条件下最高温升与照射功率成正比、与眼睛透射率成反比,可从任意功率出发计算达到阈值温升所需要的功率.在此基础上提出了照射功率与光斑直径、眼睛透射率和阈值温升的定量关系,根据此关系式得到的功率使得阈值温升在光斑直径变化时保持不变.

采用辐射温度测量技术实现了激光与生物组织热响应的无损监测．便携式红外辐射监测仪内置LD红光指示和对准音提示，在距离红外透镜25mm处最小物面孔径为2．5mm．靶点组织的温升变化是激光输出参量和被测生物组织自身的光、热物理特性的综合反映，与可能产生的疗效密切相关．实验记录了单个红宝石激光脉冲、连续CO₂激光作用下多种组织的热响应过程，从辐照时间、温升峰值、上升时间等角度讨论了不同组织、不同条件下组织热响应的差异．

An improved scattering optical model was developed under cylindrical coordinate to simulate the thermal effect of diffusing applicator in laser interstitial thermotherapy (LITT). The thermal damage was calculated by finite element method (FEM) using Pennes bio-heat transfer equation and Arrhenius injury integral formula. The numerical results showed that the scattering can considerably influence the evaluation of the lesion area, and the relationship between application powers or time and resulting tissue thermal damage was nonlinear. Although usually applying relatively low power can avoid tissue charring, rather higher power is recommended because it is indispensable to achieve necessary damage threshold and the therapy time can be shortened.

目的验证激光与组织光热效应预示模型和计算结果,考查激光功率密度和照射时间与组织温度和损伤的定量关系,获得组织热效应的温度数据.方法连续Nd:YAG激光照射活体皮肤组织,组织为全身麻醉状态下大鼠腹部皮肤,每次实验同时测量三路信号:表面照射点辐射温度、皮下1 mm的内部温度和环境温度.为了获得不同条件下的温度数据,根据照射功率和时间进行分组.结果得到连续Nd:YAG激光相同照射时间(t=1 s)时不同功率(P=2、3、4、5 W)、相同功率(P=5W)时不同照射时间(t=0.5、0.8、1.0 s)以及照射功率较高时(t=0.5 s,P=5、10、15 W)的大鼠皮肤组织皮下1 mm的温度.温度随着功率和照射时间的增加相应升高,温度响应形状相似,温度上升时间与照射时间相关.结论Nd:YAG激光表面辐射温度远远低于皮下温度,对热效应研究意义不大.热电偶所测内部温度能够很好地反映激光功率、照射时间的变化,可用来验证相关模型和数值模拟结果.

生物组织的光热作用表现为光凝固、气化、碳化等不同的热效应,激光能量在生物组织中不断累积、扩散,由此引起生物组织产生不同程度的热效应和热损伤。在激光辐照下生物组织的热传输和热平衡机理分析的基础上,深入讨论了被作用靶组织产生的温升、热损伤和激光曝光时间三者之间的相互关系,随着吸收的光能量的增加,热源扩散使得靶组织的温度升高,温升分布将由一个δ函数扩展为一个正态分布,同时,温度升高又伴随着不同程度的热损伤。理论证明,组织温升是激光外科的一个重要因素。临床中由于缺乏被作用组织真实温升的监测措施,为了达到某种治疗效果,要么调高或者调低激光输出功率,要么延长或者缩短曝光时间,这些都可能造成靶组织的过度热损伤或者是照射剂量不足。

介绍了一种新型的红外光谱测量系统,它由准直发射系统和聚焦接收系统两大部分组成,以声光可调谐滤光器(AOTF)为色散元件,连续改变AOTF的驱动频率就能实现快速波长扫描,达到实时测量目的.该系统具有结构简单、测量快速等特点,可用于在线有害气体检测和红外光谱分析.实验表明,系统光谱测量范围为2.5～5μm,光谱分辨力为10nm.