为了满足我国先进中高层大气测风温激光雷达的高精度探测需求, 介绍了一种基于高精度波长计和高性能数模转换器等器件, 结合自主编写软件搭建的一套主动反馈稳频系统, 实现了对 1319nm种子激光器的稳频控制。经过波长稳定度测试实验, 结果表明该系统能够使种子激光的波长连续 12h锁定在 1318.81999±0.00006nm范围内(稳频精度小于 20.7MHz), 波长稳定度提高 5个量级, 波长的 Allan方差单调递减趋近于 10-6, 实现了对种子激光波长的长期精确锁定。该结果将为其他同类激光雷达的高精度探测提供技术保障。

环境天气的突然变化会对观测中的中高层大气激光雷达造成严重危害，为了确保中高层大气激光雷达的安全运行，需要实时监测激光雷达台站的天气状况。基于夜空图像分析仪和本地气象站，结合数字图像处理技术，开发一套自动化天气判别系统。该系统能够实时判断当前天气状况是否满足激光雷达的观测条件，并对未来2小时内可能出现的恶劣天气做出及时预警。依据试运行一年的连续观测结果，该系统能够正确地判断当前天气状况，可以满足中高层大气激光雷达自动化运行的需求，具有较高的稳定性和实用性。

为了避免常见的绿松石处理品及伪品入药，本文针对药用绿松石原矿样品，利用高光谱成像技术开展了绿松石在线鉴别系统的研发。依据全国各地有代表性的天然绿松石原矿样品的高分辨光谱数据，获取了标准谱线，并验证了其普适性。针对市面上常见的绿松石伪品和处理品，分析了在400 nm?1000 nm和400 nm?600 nm范围内的相关性系数的差异，探索出了实现绿松石真伪鉴别的新方法，并在此基础上构建了实验样机系统。为藏医药的矿物原材料筛选提供技术支持，促进藏医药的现代化发展。

多光谱激光雷达可以直接有效地获取包含光谱信息的激光点云,已成为激光雷达成像技术发展的新趋势。这种新型的多光谱激光雷达所获取的点云具有更丰富的光谱和色彩信息,同时也对点云的数据质量提出了更高的要求,其中点云去噪成为提高数据质量的关键。传统的单色点云去噪算法主要是利用空间信息对噪声进行去除,但是不适用于多光谱激光雷达点云。提出了一种基于颜色聚类的多光谱激光雷达点云去噪算法。首先,根据多光谱激光雷达获取的光谱信息反演出包含颜色信息的点云;其次,利用色差将点云进行聚类,经过聚类后每一簇中噪声点的密度小于真实点;最后,在每一簇中对噪声进行识别和去除。研究结果表明,所提算法能够有效地去除多光谱激光雷达点云中的噪声,对地物识别的精度达到95%以上。

脉冲激光谱型是大气风温探测激光雷达的重要参数之一，它的精确测量能够为激光雷达风温反演提供科学有效的数据。由于激光的重复频率通常为几十赫兹(重复周期为几十毫秒)，而脉冲激光宽度仅为几纳秒，因此脉冲激光的线宽测量比连续激光困难得多。构造了一套基于法布里-珀罗干涉仪、窄脉冲信号门积分平均器、模数采样器等的脉冲激光谱型测量系统，并利用该系统完成了钠层风温激光雷达脉冲激光线宽的测量。利用该系统测量出该脉冲激光器的输出线宽约为123 MHz，与国外的测量结果120 MHz基本一致。该系统可搭载于激光雷达上用于实时监测激光谱型，能为确保测风激光雷达的精度和稳定性提供技术支撑。

目前岩土工程性能的测试多为破坏性试验, 不能用于固土现场的在线监测。 激光击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy, 简称LIBS)技术具有快速、 实时在线等特点。 利用自行搭建的一套LIBS检测系统对不同配比的离子土固化剂(ionic soil stabilizer, ISS)水溶液改性滑带土进行了时间演化研究, 并通过与改性后土壤的塑性指数、 粘聚力、 压缩系数等工程性质的比对, 发现在现有的三个配比(1∶100, 1∶200, 1∶300)中1∶200的ISS改性过程中阳离子交换速度最快, 工程性能指标显示改性效果非常明显, 这些工作为ISS应用于固土工程提供了实验依据, 同时也为岩土工程性质的检测提供了一条新的思路。

考虑传统气测录井采用的气相色谱技术分析周期长，辅助设备多，且维修繁琐，本文以差分吸收光谱(DOAS)理论为基础，对石油勘探录井中烷烃气体的实时在线检测开展了系列研究。建立了以PC104为主控制单元的硬件平台，以MFC为框架，并结合最小二乘法、多项式拟合、多线程编程等技术的软件平台，自主研发了SLA-1型红外光谱录井分析仪。利用该仪器实现了光谱信息的采集、显示、保存，烷烃气体浓度的反演，以及串口的实时传输。对该分析仪进行标气的检测其误差小于3%。现场比对实验显示：该仪器运行稳定可靠，能实时反演出烷烃气体的浓度信息，满足录井行业的需求。

大气气溶胶中的重金属成分对人类健康有严重的危害,有必要对其进行控制和检测。 利用自行搭建的一套激光击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)大气气溶胶监测系统,对中南民族大学电信学院楼顶处的气溶胶 进行了为期一个月的探测研究,获得了这一个月中PM10的分布和Be元素谱线强度的分布, 通过对烟花爆竹燃烧产生的烟雾进行探测,获得了多种重金属元素的LIBS光谱图。通过对 光谱图的定性分析表明,该技术能够同时检测大气气溶胶中重金属成分。配置含Cd、Sr、Na、 Pb不同浓度的大气样品进行了定标实验,结果表明这些元素的谱线强度与其元素浓度有很好的线性关系, 其线性拟合相关度均大于0.94。这些研究结果有效表明该技术能用于大气气溶胶中多种重金属成分的同 时探测,为大气气溶胶中重金属成分的实时在线检测提供了一种新的方法。

为了实时探测离子土固化剂（ISS）在固土过程中的阳离子交换量（CEC），采用激光击穿光谱技术（LIBS），对ISS处理后的土壤溶液中的K、Ca、Na、Mg、Al、Si这6种离子含量进行探测。分别对由不同配比（1∶100、1∶200和1∶300）的ISS处理过的高岭土、膨胀土、红粘土等5种标准土壤进行了研究，结果表明：同一土壤中的各种离子随ISS配比的变化趋势各不相同；不同土壤与ISS作用的效果各不相同；ISS的配比并非越高越好。这些工作为ISS固化机理的研究提供实验依据，而利用激光击穿光谱技术进行探测的方式为ISS固化机理的研究提供了新的思路。

采用激光击穿光谱(LIBS)技术对土壤中的Cd元素进行了定性和定量的研究, 对相关的实验参数进行了系统研究, 得出聚焦透镜焦点在样品表面内2 mm, 累计次数为20 次时, 可以得到很好的实验效果与谱线强度。对样品表面通入保护气体氩气, 发现在通氩气的情况下, 光谱强度明显强于未通氩气时, 相对标准偏差减小, 稳定性得到提高。通过调整好的实验参数进行实验得到了Cd的定标曲线, 其线性拟合度R＝0.991 55, 检测限为59 μg/g。这些实验结果为土壤中重金属元素实时在线检测设备的研发提供了依据。