为提高活性炭含量检测的效率与精度，基于微波谐振技术设计了一种活性炭滤棒微波幅值变化信号采集装置，并将高斯滤波和惩罚最小二乘算法相结合对微波幅值变化信号进行降噪和基线扣除处理。首先，比较了不同高斯窗口长度的滤波效果，选用非对称最小二乘法、自适应迭代重加权惩罚最小二乘法、非对称重加权惩罚最小二乘法和多约束重加权惩罚最小二乘法等4种处理方法对微波幅值变化信号进行基线校正，再求出基线校正后微波幅值变化信号的峰高、峰面积与半峰全宽，然后比较了基于支持向量回归机、偏最小二乘算法与反向传播神经网络建立的模型的预测结果。结果显示，活性炭质量的最佳模型为“峰面积-活性炭质量”，模型决定系数为0.9924，平均绝对误差为0.7979 mg，相对标准偏差为1.4962%。活性炭质量重复性检测最大标准差为1.85 mg，活性炭质量检测的最小绝对偏差为0.03 mg，活性炭质量检测最小相对偏差为0.05%。该方法为烟用活性炭滤棒中活性炭的定量分析提供了一种快速有效的方法。

基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术、波长调制技术和 二次谐波检测方法,利用CO和CO2在1579 nm处的泛频吸收特征,结合改造后的单孔道吸烟机,建立了卷烟主流烟气逐口检测系统。 实验结果表明:气体浓度与其二次谐波强度的线性度较好,系统响应速度较快,精度能达到检测要求, 逐口检测稳定性、重复性和灵敏度均较好。同类型卷烟主流烟气中CO、CO2的逐口释放量除第1口之外, 均呈递增趋势,CO2的逐口释放量和递增速率均比CO的大,且不同类型的卷烟遵循相同的规律。 所建系统具有检测速度快、时间分辨率高、结构简单等优势,在卷烟烟气有害物质的快速检测领域具有较好的应用前景。

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术结合波长调制光谱(WMS)技术是用于痕量气体检测的重要技术手段。 通过锁相放大器进行谐波检测, 对解调得到的二次谐波信号进行分析可获得气体吸收的信息。 但由于二次谐波信号受到噪声的影响, 降低了检测系统的精度和稳定性。 为了提高TDLAS检测系统的信噪比(SNR), 提出了一种基于Gabor变换对二次谐波信号进行数字滤波降噪的方法。 以CH4在1 653.72 nm处的吸收光谱为例, 通过仿真和实验对该降噪方法的有效性进行了验证。 仿真结果表明, 通过Gabor变换对信噪比为0dB的二次谐波信号进行处理后, 系统的信噪比可提高15.73 dB。 实验结果表明, 基于Gabor变换进行降噪处理后, CH4浓度在0.001%～0.02%区间内与二次谐波峰值的线性相关系数r达到了0.996 59, 且系统的检测精度和稳定性明显提高。

卷烟烟气的快速、 实时分析对于研究卷烟烟气在抽吸过程中的逐口传递规律, 探究吸烟与健康的关系具有十分重要的意义。 为准确分析卷烟烟气中CH4的逐口释放特征, 基于TDLAS技术, 结合改造后的商用单孔道吸烟机, 建立了卷烟烟气在线分析系统。 以装有CH4(体积分数为0.4‰)的集气袋模拟卷烟, 验证了本系统的逐口稳定性, 二次谐波峰值稳定在1.39附近。 利用该系统, 选择中心波长在1653.72 nm的半导体激光器对四种品牌卷烟烟气中的CH4进行了逐口在线分析。 实验结果表明, 卷烟烟气中CH4的含量随着抽吸口数的增加而增加。 烤烟型卷烟的总量和逐口含量均明显大于混合型卷烟, 烤烟型和混合型卷烟分别在400～900和200～600 ppm范围内逐口递增。 同时不同类型烤烟型卷烟烟气中CH4的总量和逐口含量也有差别。 与传统的逐口分析方法相比, 本系统抗干扰能力强, 能够有效避免烟气中其他气体干扰, 并且可在卷烟抽吸间隔完成逐口检测, 无需样品前处理, 大大提高了检测效率。 该技术在卷烟烟气的逐口在线检测方面具有较好应用前景。

晚期糖基化终末产物在人体皮肤组织中的浓度与高血糖水平密切相关, 且具有自发荧光特性。 使用自行研制的光学无创检测装置对人体皮肤组织的自体荧光光谱进行测量, 建立神经网络模式识别模型对检测对象患有糖尿病的可能性进行风险评估。 利用检测装置获取荧光光谱后对光谱数据进行主成分分析, 选取前4个主成分作为光谱的特征, 建立一个具有4个输入层节点、 6个隐层节点、 1个输出节点的神经网络模式识别模型。 选取在安徽省立医院测量的487例对象数据训练该模型, 以70%数据作为训练集, 15%数据作为验证集, 15%数据作为测试集。 模型可给出测试对象罹患糖尿病的风险, 或直接给出是否糖尿病的判断。 结果显示该模型的受试者工作特性曲线的线下面积为0.81, 标准误差为0.02; 以模型输出0.5为分类界限时的敏感性为72.4%, 特异性为77.6%, 整体准确率为74.9%。 本研究首次提出使用皮肤组织自体荧光结合神经网络模式识别模型对糖尿病进行无创风险评估, 实验结果表明该方法的筛查效果优于目前常用的空腹静脉血浆血糖值法和糖化血红蛋白法。