被动FTIR红外遥测技术可应用于气体泄漏检测, 气体检测下限与仪器信噪比密切相关。 仪器信噪比与测量参数有关, 如光谱分辨率、 采样频率、 积分时间、 平均次数等, 如何结合实际应用优化参数组合以实现最佳信噪比, 目前还缺少系统分析。 针对这一问题, 从理论上分析了这些参数与信噪比关系, 并归类为三个方面: （1）光谱分辨率, 引用了Roland Harig给出的结论, 当光谱分辨率低于特征峰半高全宽时, 信噪比不变, 但为了避免背景气体的交叉干扰, 分辨率不宜设置过低, 需要结合实际应用综合考虑; （2）降低采样频率能够减少计算量, 缩小光谱范围, 但采样频率和光谱范围与信噪比无关; （3）在积分时间和光谱平均次数方面, 同样时间条件下, 多次干涉图采集会引入零光程差的采样误差, 使得噪声大于理论计算值, 因而长积分时间获得信噪比优于多次平均。 开展了六氟化硫（SF6）泄漏检测实验, 根据SF6特征峰宽度选择4 cm-1分辨率, 20 kHz采样频率兼顾了信噪比和检测时间, 并利用FTIR巡检系统发现变电站泄漏点, 证明了方法的有效性。

传统拉曼光谱分析技术在对容器内未知样品进行检测时极易受到容器壁的荧光和拉曼散射干扰, 其商业应用往往仅限于透明塑料或玻璃包装的情况。 由于光子在介质内部的迁移方向具有随机性, 与表层相比内部深层处产生的拉曼散射光子在扩散过程中更易于横向迁移, 因此偏离激光入射点不同距离的拉曼光谱包含了不同深度层的拉曼光谱信息。 空间偏移拉曼光谱技术通过将拉曼光收集点偏离激光入射点, 能够抑制容器壁的荧光和拉曼散射干扰, 从而实现对有色、 不透明包装内样品的有效检测。 通过设计搭建了空间偏移拉曼光谱实验装置, 实现-1.0~10.0 mm偏移距离的可调节。 使用青色、 不透明的1 mm厚PMMA平板来模拟容器壁, 使用碳酸钙（CaCO3）粉末作为内部待测样品。 分别采用传统方式（零偏移）和空间偏移方式对容器内样品进行测量。 对采集的原始光谱首先进行平均和7阶多项式拟合去除基线（荧光）, 然后以3个最大特征峰的平均值作为光谱强度的评价指标, 对空间偏移拉曼光谱信号随偏移距离的变化规律进行分析, 发现： 随着空间偏移距离的增大, 容器壁的拉曼散射强度快速下降, 而内部样品的拉曼散射强度先上升后缓慢下降； 对于均匀厚度、 各向同性的样品, 变化趋势关于零偏移两侧对称, 此外光束的斜入射会引起轻微的不对称； 在某个偏移距离处样品与容器壁的光谱强度比值达到最大值, 存在最优探测偏移距离, 对于此次样品其最优偏移距离为1.2 mm。 在容器和样品材质未知的情况下, 采用比例相减的方法仍可以得到各层干净的拉曼光谱, 通过对零偏移和最优偏移处的光谱进行计算, 分别得到容器壁和内部样品干净的拉曼光谱, 实现对内部样品的有效检测。 研究结果在一定程度上证明了空间偏移拉曼光谱技术在不透明、 有色容器内样品的检测方面的潜力, 为进一步研究空间偏移拉曼光谱技术及数据处理方法提供基础。

被动遥测红外信号的精确解译, 对远距离、 非接触获取污染云团信息具有重要意义。 然而, 测量过程中的光谱畸变阻碍了这一目的的达成。 针对遥测信号中的谱线畸变问题, 提出了一种利用线形函数模型自适应补偿傅里叶变换红外光谱仪光谱线形函数的方法。 通过对傅里叶变换光谱仪线形函数的成因分析, 结合实际仪器设计参数, 从理想线形函数、 固有线形函数和相位误差三个方面构建线形函数模型; 在此基础上, 以实测畸变光谱与理论仿真光谱的均方误差作为代价函数, 利用迭代优化方法实现了对实际线形函数关键参数进行估算的算法流程; 将重构得到的线形函数应用于理论光谱补偿, 显著减少了理论仿真光谱与实测光谱之间的差异。 分析结果表明, 理想线形函数主要影响谱线展宽及旁瓣幅值; 固有线形函数造成向低频方向的非对称展宽; 而相位误差则会造成谱峰非对称。 必须在理论仿真光谱中综合考虑三种来源线形函数的贡献, 才能有效建立测量光谱和待反演云团参数之间的联系。 实际线形函数畸变参数的获取和补偿应用, 有助于提高红外遥测信号的定量解译水平。

在开放光路条件下,污染气体与大气成分的光谱特征相互混叠,难以直接对污染气体进行识别。提出了一种自适应特征提取算法,预先生成各种大气条件下的光谱特征,利用Lasso算法进行快速特征优选,选择最优目标/背景组合重构背景光谱,提取目标特征。为了验证所提算法的有效性,开展了不同背景下的甲烷遥测实验、不同相对湿度条件下的氨气遥测实验,以及室内近距离乙烯探测实验。将所提算法与Harig算法进行对比,结果表明:所提算法能更好地扣除背景,具有较强的实用性。

研究了日光/Fenton法对辽河油田采油废水处理效果, 并分析了日光/Fenton法好于普通Fenton法的原因。 辽河油田采油废水主要含有苯类和烷烃类化合物, 日光/Fenton法对辽河油田采油废水处理效果与废水水层高度相关, 水层高度升高, COD去除率降低, 日光对本油田废水的穿透能力在1 m左右。 废水水层高度为40 cm左右时, 采油废水经日光/Fenton法处理后, COD由430降至63.2 mg·L-1。 通过紫外可见光谱法、 红外光谱法(FTIR)及X射线衍射法证明了利用日光/Fenton法处理辽河油田采油废水时体系中有聚铁生成, 聚铁的形态与普通Fenton体系生成的聚铁基本相同。 同时利用紫外光谱法研究了苯类及烷烃类的转化方式, 结果表明: 烷烃类在日光/Fenton和Fenton体系中的转化方式基本相同; 而苯类在日光/Fenton体系中的羟自由基作用下转化成具有光敏性的物质。 芳香族中间产物的光敏性是日光/Fenton法比普通Fenton法高效的原因。

鉴于获取实测光谱成本高、获取量少和可测量云团种类少等限制因素, 研究污染云团的红外光谱仿真, 对于利用仿真光谱进行光谱识别的算法研究显得至关重要。以往的研究多利用经验的概率模型和经验的或半经验的参数来模拟污染云团的实时扩散, 在此基础上再进行污染云团的红外光谱仿真。文中将利用基于物理的模型来精细地模拟污染云团的扩散, 以弥补概率模型的欠精确性。研究了基于物理的云团扩散的机理, 以及基于此扩散模型上红外光谱的生成方法, 最终将生成的物理模型下的仿真光谱序列、概率模型下的仿真光谱序列和实测的光谱序列进行比较, 得到了更为精准的仿真结果: 就光谱残差而言,最高可提高14%, 并指出了两种模型的适用范围。文中建立的基于物理模型的污染云团扩散及其红外光谱的实时仿真方法, 对于高精度的云团红外光谱仿真及高质量的光谱识别算法研究具有重要意义。