微波技术对大脑信息进行探测正处于发展时期, 目前正逐渐走向成熟, 现已用于实体的检测与操作中。通过联合超声波、核磁等方法, 完善了微波信息探测体系, 增强了微波信息探测的效率。本文基于对大脑深层信息探测的 3种微波技术以及现有微波探测技术中存在的问题进行总结, 并对微波技术未来在大脑信息探测上的应用进行展望。通过对 3种不同微波探测应用的分析, 发现微波技术对大脑的探测具有巨大的潜力。这些应用可以有效地为脑部组织或人体其他组织的病态检查提供解决方案。同时, 通过与人工智能结合, 微波技术还可用于脑部的远程监测或身体的其他部位的远程监测中。

稀土倍半氧化物单晶光纤材料凭借超高的熔点(~2 400 ℃)、稳定的物化性能以及灵活的结构被认为是极具潜力的高温传感介质。本文采用激光加热基座(LHPG)法, 成功生长了透明无开裂Dy3+离子掺杂的倍半氧化物单晶光纤Lu2O3 和Y2O3 。依据Dy3+离子的4I15/2和4F9/2能级为一对热耦合能级对(TCLs), 测试得到了430~520 nm波长范围内的下转换荧光光谱。荧光强度比(FIR)结果显示, 晶体在298~673 K温度范围内的荧光强度具有良好的温度相关性。其中Dy∶Lu2O3 在该范围内的最大相对灵敏度和绝对灵敏度分别为0.97%·K-1(315 K)和1.62×10-4 K-1(673 K), 展现出更为优异的温度传感性能。

基于高工作温度探测器的热成像系统的典型特征是体积小、重量轻、功耗低，其性能在降低成本的同时与低温制冷型热成像系统的性能相当，有着重要的应用价值和批量生产的前景。本文介绍势垒型探测器的结构特点，阐述构建势垒型探测器的材料结构类型与其对系统性能的影响，总结其他相关技术实现的高温探测器。最后对势垒型探测器目前的研究进展进行归纳，提出了几个高温探测器技术未来的研究方向。

利用主成分分析法(Principal Components Analysis，PCA)分析了风云三号D星微波温度计(Microwave Temperature Sounder，MWTS)观测数据中条带噪声的分布特征，描述了存在条带噪声的主要模态。基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition，EEMD)方法对存在条带噪声的模态所对应的时间系数进行了分解并滤波。通过重构观测亮温实现了对条带噪声的抑制。在定性验证条带噪声抑制效果的基础上，通过将观测亮温与模态亮温进行比较来定量评估条带噪声抑制后的数据精度。统计结果表明，经过条带噪声抑制后，观测亮温与模态亮温的标准差减小约0.018 K，进一步提升了MWTS的数据精度。

Yb3+、Er3+共掺杂上转换发光材料能被红外光激发, 可用于肌体内部温度测量, 但上转换材料效率较低, 无法实现较深组织温度探测。考虑到Er3+能级可被多种光源布居, 较好肌体穿透性的X射线无疑是理想的激发源。本文首次报道了一种新型的深层肌体温度传感材料La2O2S∶Yb3+,Er3+。数据表明, X射线激发下, 在不同温度下的两个绿光发射强度比符合玻尔兹曼分布, 最高测温灵敏度达到了0.011 5 K-1。我们相信Yb3+、Er3+共掺的La2O2S是可以应用于临床的理想测温材料。

在对红外光电探测器及焦平面封装结构中常用的三大类若干种温度传感器的特点及关键参数等进行整理的基础上，分析了不同种类传感器的测控精度及误差特点，并对不同温区封装结构中选用温度传感器需要考虑的因素以及使用时需要注意的问题进行了详细讨论。

紫外高光谱瑞利测温激光雷达是一种探测大气温度廓线的有效工具。目前, 紫外高光谱瑞利测温激光雷达通常采用355 nm波长的光, 然而白天太阳背景光辐射会影响雷达系统的信噪比(SNR), 进而制约温度探测的距离和精度。针对大气温度的全天时探测, 提出了基于法布里-珀罗标准具的266 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统。由于到达地面的太阳背景光辐射不包含266 nm波长的光, 只需考虑臭氧对266 nm波长光吸收的影响, 进而实现全天时大气温度的探测。基于脉冲能量、望远镜直径、望远镜接收视场角、臭氧浓度以及太阳背景光强度等主要影响参数, 对266 nm和355 nm两个波长紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的谱宽、透过率、回波信号SNR以及温度偏差参数进行数值仿真和对比分析。结果表明, 大气分子和气溶胶散射对266 nm波长光的影响远大于对355 nm波长光的影响。白天266 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的有效探测距离为4 km左右, 比355 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统的有效探测距离远2.9 km; 夜间266 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达系统有效探测距离为6 km。探测距离小于5 km时, 白天266 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达的探测温度偏差比355 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达的探测温度偏差小10 K。266 nm紫外高光谱瑞利测温激光雷达可实现全天时大气温度的探测。

传统的光纤布拉格光栅温度检测系统适用于大范围、 多点位的实时温度检测领域, 但其温度响应稳定性差, 布拉格光栅中心波长偏移量随温度变化量的线性度差。 为提高系统温度检测稳定性及其检测精度, 设计了一种改进型光纤布拉格光栅温度检测系统。 该系统采用双光纤并行采集同点位温度并进行差分处理的方法, 实现对测温过程中随机误差的实时有效消除, 进而达到提高测温稳定性及检测精度的目的。 计算推导了该模式下光纤布拉格光栅中心波长偏移量关于温度变化量的函数关系, 给出了新式光纤光栅探头的结构。 实验将改进型光纤布拉格光栅温度检测系统与传统系统进行对比, 结果显示, 改进型系统的温度测量精度可达0.5 ℃, 相比传统系统得到了提升, 同时, 其测温误差也明显优于传统系统, 说明采用该设计可以提高系统测温的稳定性。

利用红外热像仪对煤矸石山表面温度进行探测, 通过分析实验数据, 研究观测距离、环境湿度等因素对热红外温度监测的影响。实验结果表明: 观测距离和环境湿度与温度具有极显著的负相关性, 并拟合出距离 -温度曲线和湿度 -温度曲线, 提取出误差比例因子, 利用误差比例因子拟合公式对观测数据进行校正, 以提高观测精度, 误差控制在 10 K左右, 可满足实际温度监测的需求。

传像光纤束在通讯、医疗、**、光电探测等领域具有广泛的应用,光电系统与传像光纤束相结合可以简化系统设计,增加系统的灵活性。异型传像光纤束可以实现信号排列的传输变换,其中最常见的变换是图像重组,重组后的图像通过光电探测器将信号读出,送入后端信号处理系统获得目标信号。从空间应用红外光谱仪、高帧频火焰温度探测和光电成像探测三个系统中异型传像光纤束实际应用出发,对异型传像光纤束进行了简要的介绍。