法布里珀罗(F-P)标准具间隔d的高准确度测量对干涉测量结果具有非常重要的影响。论文基于F-P干涉成像图片信息, 结合峰位坐标局域细分原理和圆方程回归, 尤其应用了一种新型的虚拟面阵像元细分和信号平滑化技术, 准确地求出干涉图像各同心圆环直径Di, 实现干涉级次整数部分k0和小数部分ε的准确计算, 完成F-P间隔d的三波长小数重合法测定。实验对比分析了细分和非细分方式对测量结果的影响, 测得细分方式下的d=(2 009.961 91±0.000 06) μm, d的不确定度粗估值(Uε/k0)=9.8×10-7。实验验证了像元细分方法的有效性, 为提高间隔d的测量准确度提供了有效的途径和方法。

为了精确提取相关干涉信号的峰值位置,为光楔式光纤法布里-珀罗传感器的相关干涉解调机制提供理论借鉴,数值模拟了3种典型的光源光谱分布的相关干涉信号,并对所获得的相关干涉信号进行了详细的对比分析,综合讨论了不同光源光谱分布条件下,光谱带宽对相关干涉信号宽度、幅值以及对比度的影响。分析结果表明,当光源在光谱上具有高斯分布且带宽较大时,得到的相关干涉信号噪声较小、条纹更稀疏、信号对比度更高,更便于准确寻峰和实现高精度的解调。

色散条纹共相误差检测技术需要以一定的方法对采集的色散条纹图像进行分析处理,才能得到所对应的平移误差值。与其他色散条纹分析方法相比,主峰位移提取法能够同时适用于大量程以及一个波长以内小量程的平移误差检测。但是,该方法的检测精度容易受到条纹中心线标定误差的影响。为对该影响进行修正,首先通过分析平移误差对双孔衍射图样的影响,提出了一种条纹中心线位置自适应提取方法;在此基础上,结合主峰位移提取法的基本原理,提出了修正条纹中心线标定误差影响的方法;最后搭建实验光路,验证了所提修正方法的有效性。实验结果表明,在存在中心线标定误差的情况下,所提方法能够取得小于30 nm的测量精度,相比于修正之前精度大大提高。该方法有效地提高了主峰位移提取法的的抗干扰能力与工程实用性。

采用多角度动态光散射和加权正则化反演方法, 对4组模拟的双峰分布颗粒体系(100/600 nm, 200/600 nm, 300/600 nm和350/600 nm)分别选取1、3、6和10个散射角进行测量.粒度反演结果表明, 采用加权正则化方法反演双峰颗粒体系的多角度动态光散射测量数据, 可获得峰值位置比小于2∶1且含有大粒径(>350 nm)颗粒的双峰颗粒粒度分布.采用标准聚苯乙烯乳胶颗粒进行实测的结果验证了这一结论.得到含大粒径颗粒的双峰粒度分布反演结果的原因在于, 多角度动态光散射能提供更多的大粒径颗粒的粒度信息, 加权正则化反演方法能减少测量数据中的噪声, 因而多角度动态光散射测量数据的加权反演能实现峰值位置比小于2∶1且含有大粒径颗粒的双峰颗粒体系的测量.

基线校正是一种常用的消除光谱荧光干扰的方法, 是拉曼光谱数据处理的必要步骤之一。 传统的多项式拟合基线校正算法, 简单且易于实现, 但是拟合阶次难以确定, 灵活性较差。 使用非均匀B样条代替多项式进行拟合, 在保留原有算法优点的基础上, 利用原始拉曼谱图的峰位置信息自适应地确定非均匀B样条的节点向量, 然后以固定阶次拟合光谱基线。 B样条自身具有分段光滑的特性, 而计算样条节点的节点向量自适应选取算法中的峰位置信息通过使用两次具有不同母函数的连续小波变换（continuous wavelet transform, CWT）来获取, 既加强了原始光谱数据与B样条算法本身的联系, 也克服了传统多项式拟合的不足。 为了验证本文算法的有效性, 选取了甲基对硫磷和某品牌菜籽油两种被测物进行实验, 并使用该算法进行了基线校正, 并与两种其他的基线校正算法与进行了对比。 实验结果表明, 该方法利用固定的拟合阶次就能达到较好的校正效果, 所需要的参数较少, 校正结果不会出现过拟合或欠拟合的现象, 是一种有效的拉曼光谱基线校正算法。

提出一种基于低复杂度Levenberg-Marquarat的光纤波长解调光谱峰值定位算法, 该算法相对于现有的功率加权算法和高斯-多项式拟合算法, 具有高精度定位光谱峰值的优点, 实验结果表明, 在高性噪比情况下, 采用基于低复杂度Levenberg-Marquarat的峰值定位算法可以有效地抵制噪声提高解调精度, 将光纤波长解调误差控制在1pm内。通过简化后的数据处理过程, 可以满足高速解调的要求, 便于在数字电路上实现。

基于米氏散射原理的激光粒度仪是颗粒测量领域应用最广泛的仪器之一。通常情况下颗粒越小，散射角越大，激光粒度仪探测器阵列接收到的散射光能分布的主峰位置越靠外。但是，对特定相对折射率的颗粒，在某些粒径区间，散射光能分布的主峰位置会随着颗粒粒径的减小而向探测器阵列的内侧移动，称之为散射光能分布的反常移动。根据米氏散射原理，给出了反常移动的规律以及不同相对折射率下反常移动的粒径区间，分析了反常移动对粒度分析的影响，提出了降低该影响的方法，并对实际样品进行测试对比。结果表明，该方法可以降低反常移动对粒度分析的影响。

水体反射光谱红光区荧光峰是叶绿素特有的光谱特征,研究其位置变化与叶绿素的响应关系有助于内陆水体叶绿素含量的定量反演。通过2004-2006年13次长春南湖水体反射光谱和水质参数实测数据,分析了不同光谱分辨率下荧光峰位置变化与叶绿素a含量的响应关系,结果表明,两者呈现指数函数关系,即Peak position=a(Chl-a)b,不同光谱分辨率下,a在686.11-686.29,b在0.006 2-0.006 5间变化,且光谱分辨率越高,响应关系越好;荧光峰平均波长位置与叶绿素平均含量高度相关(R2>0.81),荧光峰位置变化适合用于反演叶绿素含量分布较为均匀的水体。这为今后利用成像光谱仪监测内陆水体叶绿素含量提供了实验和工作基础。