激光波长和激光入射角是影响激光诱导等离子体空间分布和光谱强度空间分布特性的重要因素。基于流体动力学和SAHA方程,仿真了激光诱导等离子体的二维空间演化过程,研究了激发等离子体的辐射光谱空间分布特性及激光波长、入射角度等参数对等离子体特征谱线空间分布特性的影响。研究结果表明:波长为1064 nm的激光在不同延时条件下,最佳激光入射角度均为0°。当入射角度为0°时,所激发的等离子体辐射在不同的探测角度处均有较强的光谱信号,且在100,500,1000 ns延时条件下,最佳探测角分别为±41°、±11°和±12°。对于不同的波长,当延时分别为100 ns和500 ns且激光以0°入射时,长波长激光所激发的等离子体光谱在不同探测角处的强度均强于短波长激光。当延时为100 ns时,1064 nm波长激光所激发的光谱在最佳探测角位置的强度约为532 nm和266 nm波长激光所激发的光谱在各自最佳探测角位置强度的2倍。随着探测角绝对值的减小,等离子体辐射光谱强度先增大,到达最佳探测角后强度再减小。入射波长分别为532 nm和1064 nm的激光诱导击穿光谱实验结果验证了仿真结果。

近红外波段的反射光谱测量较方便, 不需对试样进行预处理, 同时也适用于在线分析。 为利用近红外光谱实现综放开采自动化放煤技术中的煤岩识别, 从某矿井的综放工作面收集了炭质泥岩、 砂质泥岩、 砂岩、 气煤4种典型的块状煤岩试样, 综合考虑工作面后部刮板输送机的堆煤情况, 在实验室利用光谱仪采集了常见探测距离（1.3, 1.4和1.5 m）与探测角度（10°, 20°, 30°, 40°和90°）下的4种典型煤岩的近红外漫反射光谱。 通过对4种典型煤岩光谱特征分析, 发现探测角度与距离对光谱曲线波形和吸收谷位置无明显影响, 但明显影响光谱曲线的反射率。 炭质泥岩、 砂质泥岩、 砂岩这3种岩样, 均在1 400, 1 900和2 200 nm波段附近出现较明显的吸收谷, 此外, 砂岩与炭质泥岩在2 200 nm波段附近出现双吸收谷, 气煤在近红外波段内的漫反射光谱曲线整体呈水平趋势, 无明显的吸收谷。 在 1.3 m探测距离下, 光谱曲线反射率随着探测角度的增大而增大; 在1.4和1.5 m探测距离下, 光谱曲线反射率随着探测角度的增大而减小。 在10°, 20°和30°探测角度下, 光谱曲线的反射率随着探测距离的增大而增大; 在40°和90°探测角度下, 光谱曲线的反射率随着探测距离的增大而降低。 使用一阶微分（FD）、 Savitzky-Golay卷积平滑（S-G卷积平滑）、 标准正态变量变换（SNV）这三种方法来增强光谱曲线吸收特征以及消除探测条件对煤岩漫反射光谱的影响, 发现S-G卷积平滑在增强光谱吸收特征的前提下, 还有效的消除了探测角度与高度对光谱曲线的影响。 利用余弦相似度与皮尔逊相关系数两种模型分别进行煤岩定性分析, 结果发现, 基于S-G卷积平滑预处理后的余弦相似度模型分类效果最优, 其正确分类率为100%。 最佳预处理方法与定性分析模型的获得可以为在不同探测距离与探测角度下直接利用反射光谱的波形进行快速、 定性地识别煤岩提供参考意义。

常规X射线荧光计算机断层扫描(XFCT)成像中,探测角度与荧光收集效率密切相关。基于MCNP5设计了多探测角度下笔束XFCT成像系统,对质量浓度为1%的金纳米溶液柱形模体进行成像仿真,并采用滤波反投影(FBP)算法、联合代数重建(SART)算法和最大似然模型期望最大化(ML-EM)算法重建元素分布。通过对比度噪声比定量分析不同角度下不同算法重建图像的效果,研究探测角度对成像质量的影响。结果表明,FBP算法在背向散射角度下有较好的成像质量,SART算法和ML-EM算法在垂直角度和背向散射角度均有较好的成像质量。

在管激发X射线荧光CT(XFCT)成像研究中,探测角度与系统背景噪声、探测灵敏度、信噪比等参数密切相关。鉴于此,基于Geant4设计一套多针孔准直管激发XFCT成像系统,并对探测角度与成像系统信噪比、重建图像质量之间的关系进行研究。通过改变管电压、金纳米溶液质量分数、感兴趣区域直径三个参数,模拟60°、90°、120°和150°等不同探测角度下的X射线荧光投影数据和散射噪声的探测过程,并计算其信噪比。仿真结果表明:探测角度的增大能够提升信噪比和重建图像质量,多数情况下,探测角度为120°时的信噪比最佳。

针对当前偏振成像方法的实时性不好、能量利用率低以及分辨率不高等问题, 提出了一种非共轴四通道偏振成像方法。该方法通过4个通道采集不同偏振方向的图像来融合计算偏振度图像。数值仿真分析了影响系统偏振成像结果的通道间距、通道平行度和偏振片检偏角度误差, 得出了满足偏振成像精度达到1%的系统参数容限。在实验研究方面, 研制出了非共轴四通道的偏振成像系统, 并对室外距离约为50 m的车辆进行了实验。实验证明了该系统可以有效地对目标进行偏振成像。

分析了蒙皮、发动机排气系统等主要辐射源的红外辐射特性, 结合红外辐射理论、实测数据以及经验公式, 建立了某型直升机红外辐射强度简化算法, 分析了不同观测角度下机体不同部位对红外辐射的贡献值, 得到了3~5 μm、8~14 μm波段红外辐射强度全向分布曲线, 验证了计算模型的可行性。结果表明, 直升机红外辐射具有很强的方向性, 其辐射强度与观测角度有很大关系, 迎头方向辐射最小, 机体侧后方的辐射最强, 且长波辐射强度要强于中波辐射；长波辐射主要来自于蒙皮自身辐射, 不低于总体辐射的70%；中波波段辐射主要来自于发动机排气管部分, 且在机体侧后方辐射最大。最后, 利用计算结果仿真分析了不同角度袭来的目标对探测距离的影响。对于迎头袭来的目标的探测距离最小, 对于机体侧后方约110°方位的探测距离最大。研究对直升机红外辐射探测系统探测距离评估具有重要的意义。

土壤作为自然界的重要组成部分之一, 对生态系统的形成和人类的生存均起着绝对不可忽视的作用, 故对于土壤热红外偏振辐射特性的研究, 具有十分重要的现实意义。 而且, 关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究, 国内外还未见报道。 研究结果表明: 随着探测角的改变, 土壤的偏振亮度温度在0°～80°范围内呈现非线性变化, 当探测角的变化范围为60°～80°时, 其偏振亮度温度随着探测角的增大而呈现明显的上升趋势; 不同方位角条件下, 土壤的偏振亮度温度会发生改变, 在0°～240°范围内, 随着方位角的增大而呈现上升趋势, 在240°～320°范围内, 呈现下降趋势; 波段和偏振角对于土壤的偏振亮度温度的变化均具有一定的影响, 而且二者的变化曲线的波动幅度都较为平缓; 不同土壤类型的偏振辐射亮度温度不同, 呈现草甸黑土>淋溶黑钙土>典型黑钙土>草甸风沙土的规律。 以上研究为热红外偏振遥感基础理论研究提供重要依据。

土壤是人类生存的基础, 是对地遥感图像上反映的最重要的环境信息, 也是研究其他环境要素的基础, 因此对于土壤特性的研究具有十分重要的意义。目前关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究较少。本文对土壤的偏振辐射亮度进行了测量。结果表明, 不同探测角、不同土壤类型的偏振辐射亮度不同。在探测角为60°时, 对土壤偏振辐射亮度的研究效果较显著。随着方位角的改变, 土壤的偏振辐射亮度会发生改变。在0 °～240 °范围内, 随着方位角的增大, 偏振辐射亮度呈现上升趋势, 而在240°～320irc范围内, 则呈现下降趋势。波段的变化会引起土壤的偏振辐射亮度值的改变, 表现为CH1>CH3>CH4>CH2。偏振角对土壤的偏振辐射亮度值会产生一定的影响, 但波动较为平缓。土壤类型不同, 偏振辐射亮度不同, 对各因素的响应程度也不相同。

热释电传感器用于红外目标跟踪，可以通过光学调制探测到运动目标的相对方向，而不能确定其准确距离，对此提出一种群智能搜索的动态热释电跟踪方法。传感器在摆动状态下感知红外目标，发现目标时，记录其探测角，通过分析探测角序列与运动目标轨迹离散点在极坐标系下的关系，将目标轨迹的确定转化为极径序列的确定，然后建立关于极径序列的多维粒子群空间，并构造评价粒子优劣的适应度函数，实现了运动目标轨迹的跟踪。该方法扩大了热释电探测范围，提高了目标跟踪精度，通过人体目标直线、曲线运动跟踪实验得出平均定位误差不超过0.4 m，表明方法有效。

不同方法制备的ZnO薄膜紫外光激射原理主要有两种:微谐振腔发光和随机发光测试。测量了脉冲激光沉积和热氧化法制备的ZnO薄膜在同等条件下其紫外激射强度随样品探测角度的变化,分析了激射强度变化的趋势,证实了它们因有不同的晶体结构而具有不同的激射原理。脉冲激光沉积方法制备的ZnO薄膜为六角柱形蜂巢状微晶结构,其柱形边界相当于光增强反射镜,形成微谐振腔,所以其侧面发光强度较大。热氧化法制备的ZnO薄膜为颗粒状纳米微晶,光子在颗粒间散射,随机地构成一个个散射闭合回路,获得光增强发射,由于在任意方向均可发光,因而其发光强度随探测角度的变化相对缓慢。