1 中国科学院半导体研究所传感技术国家重点实验室,北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
3 中国科学院深海科学与工程研究所深海地球物理与资源研究室,海南 三亚 572000
4 中国科学院深海科学与工程研究所深海工程技术部,海南 三亚 572000
分布式光纤声传感(DAS)技术将单根光纤视为传感和传输介质,可实时探测光纤附近的振动/声波信号,具有环境适应性强、长距离、空间连续测量等优势。本文借助海底观测平台,将DAS解调仪与传感光纤一同布放于深海,展开了为期21天的深海原位测试试验。在1423 m的深海环境中,成功实现海底振动传感系统,其平均背景噪声约为。这一结果与实验室测量结果相近。海试的数据采集结果进一步验证了该系统的可行性,通过对不同工作状态(入水、着底、移动和抛载上浮)下采集到的振动信号的时频特性进行了分析,能够清晰识别出各工作状态下的信号特征。该深海级分布式光纤地震系统提供了一种新的工程方案,海底的原位布放可以实现在更远海域和更深海底的分布式光纤地震采集,对海洋地球物理研究具有重要意义。
海底分布式光纤地震系统 分布式光纤声传感 海洋环境监测 海洋地球物理
1 生态环境部卫星环境应用中心, 北京 100094
2 鄂尔多斯市生态环境局鄂托克旗分局, 内蒙古 鄂尔多斯 016100
3 中国科学技术大学工程科学学院, 安徽 合肥 230026
4 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
5 中国地质大学 (武汉), 湖北 武汉 430074
6 国家航天局对地观测与数据中心成果转化部, 北京 100101
“五基”协同天空地一体化生态环境立体遥感监测体系,是一种综合天基卫星、空基遥感、航空无人机、移动巡护监测车和地面观测五种技术手段为一体的监测体系。“五基”协同大气环境立体遥感监测系统是该体系的重要组成部分,其核心是运用协同联动机制和技术方法,构建数据协同融合的核心算法模型,以期弥补常规遥感手段在监测时效、精度、周期等方面的短板。以棋盘井工业园区为示范区域,重点介绍了“五基”协同监测体系中五种不同技术手段的组成架构,展示了多技术手段协同监测以及应用分析成效,并讨论了该协同监测体系在解决大气污染防治工作关键技术问题上的效果。通过“五基”协同联动、多源数据融合,获得了本地污染排放特征及区域污染物传输的定量化贡献,实现精准溯源及执法,最终形成针对性的大气污染全面治理方案建议,有效支撑了当地大气污染防治工作。
“五基”协同 大气环境监测系统 立体遥感 multilevel platform atmospheric environmental monitoring system stereoscopic remote sensing 大气与环境光学学报
2023, 18(3): 214
1 陆军勤务学院, 重庆 401311
2 中国人民解放军 93055部队, 沈阳 110020
为实现大面积区域的环境热像监测, 本文以重庆某高校训练场为例, 研究了一种无人机区域环境热像监测技术。通过无人机采集环境热像, 使用 Agisoft Metashape软件进行无人机热红外影像拼接处理, 并利用处理后的热红外影像进行环境热像监测与目标分析。研究表明, 利用该技术可实现区域热红外影像的快速处理, 并且处理成果可以为环境热像监测与目标热像分析提供有效参考与基础资料。
影像拼接 环境监测 热像分析 Agisoft Metashape Agisoft Metashape image stitching environmental monitoring thermal image analysis
西安工业大学材料与化工学院, 陕西 西安 710021
表面增强拉曼散射(SERS)技术具有高效, 灵敏, 无损检测等特点, 能实现对分析物分子的极低浓度检测, 被广泛应用于痕量分析领域。 在生产和生活中, 有些毒性物质或非法添加剂被人体摄入或长期接触后, 在体内不断累积, 最终导致中毒或者组织器官发生病变; 环境中过量的有害物质残留, 由于其本身的毒性或者使菌株和害虫产生抗药性而造成的生态系统破坏, 会严重影响人们的正常生活; 有些生物分子伴随疾病产生, 可作为疾病的标志物, 能给予人体健康诊断信息; 有些抗癌药物由于本身具有毒性, 使用时需要严格控制用量。 因此, 利用SERS技术对各领域分析物分子的微量检测意义重大。 对SERS技术的发展、 SERS增强机理和检测分析物分子的意义做了简单介绍, 以化学分析、 环境监测、 生物医学和食品安全等领域部分分析物分子为切入点, 重点介绍了SERS基底的制备工艺和检测分析物分子的检出限, 并对拉曼增强机理进行阐述。 检测低浓度的分析物分子, 主要依靠SERS基底与分析物分子之间的有效吸附, 通过基底产生的局域电磁场或者基底与分析物分子形成新的化学状态, 使分析物分子拉曼信号增强。 同时指出在对分析物分子定性定量分析方面面临的诸多挑战: (1)SERS基底大多以金银为原材料, 成本高且不稳定, 对分析物分子检测能力随时间延长而降低; (2)分析物分子在基底表面分布不均, 导致点对点之间差异大, 分析物分子浓度无法通过拉曼特征峰强度来准确获得且拉曼信号易受荧光和背景噪声干扰; (3)微量毒性分析物分子无法被检测出来, 通过食物链或生态系统持续在人体累积, 最终对人体造成不可逆的损伤。 总结了不同领域常见的分析物分子, 为利用SERS技术检测各领域分析物分子提供了分析和比较的基础, 并为不同SERS基底的拉曼增强效果提供参考, 对于推动SERS技术检测不同领域分析物分子具有重要意义。
表面增强拉曼散射 化学分析 环境监测 生物医学 食品安全 Surface-enhanced Raman scattering Chemical analysis Environmental monitoring Biomedical detection Food safety
1 中电科技集团重庆声光电有限公司,重庆401332
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所,重庆400060
针对地下基础设施复杂环境中的多源异构传感器信息获取的问题,该文基于Real Time-Thread物联网操作系统,设计了总线式数据获取、传输、处理和上报的信息处理框架。通过设计传感器插入主动监测与识别机制、传感器运行调度与数据采集机制,以及不同形式传感器信息编码等手段,实现了设备随应用场景需要即插即用、不同原理传感器数据结构化、多传感器同时在线调度和较强的地下复杂环境适应性的能力。环境试验和地铁现场示范性部署表明,该文设计的面向地下基础设施一体化监测终端具有良好的指标拓展性能、可靠的现场运行能力和稳定的传感器数据采集及上报能力。
地下环境监测 地铁隧道监测 多传感器数据采集 传感器应用 感知终端 物联网操作系统 underground environment monitoring subway tunnel monitoring multi-sensor data collection sensor application sensing terminal internet of things operating system
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室及超强激光科学卓越中心,上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心,北京 100049
飞秒强激光脉冲在大气中传输时,会形成狭长的、具有高激光强度、高等离子体密度、可远程产生和操控的通道,即光丝。光丝与物质相互作用时,高激光强度可激发物质辐射具有指纹特征的荧光谱线,成丝过程可产生覆盖整个大气光学传输窗口的超连续谱激光,通过光学差分吸收实现多组分大气成分的检测分析。飞秒强激光非线性成丝为多相态、多组分大气遥感提供了新的技术途径。主要围绕飞秒激光大气成丝远程诱导击穿光谱技术和光丝超连续谱激光雷达技术两种基于飞秒激光的大气遥感新技术,综述了两种技术的原理、光谱测量和分析方法及其相关研究进展,分析了飞秒强激光大气遥感应用存在的关键科学和技术问题并对未来发展进行了展望。
大气光学 大气环境监测 飞秒激光成丝 光丝诱导击穿光谱 白光激光雷达 超连续谱 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0700001
1 西安交通大学生命科学与技术学院生物医学信息工程教育部重点实验室,陕西 西安 710049
2 浙江西安交通大学研究院,浙江 杭州 311200
表面增强拉曼散射(SERS)属于分子振动光谱,具有灵敏度高、选择性好、检测无损等特点,在材料、生物医学、**等领域具有广泛的应用。目前的研究主要利用拉曼信号分子特征峰强度变化进行检测。由于受到各种因素的影响,拉曼信号分子特征峰会发生移动,相比峰强度变化,拉曼特征峰平移具有更高的稳定性和更好的重现性,由此基于拉曼特征峰平移的SERS检测应用逐渐受到关注。在总结拉曼特征峰平移机制的基础上,介绍了基于拉曼特征峰平移的SERS在癌症与疾病诊断、环境监测及食品安全检测等领域的研究进展,这些研究进展为发展具有高稳定性SERS检测方法提供了新的策略与思路。
生物技术 表面增强拉曼散射 拉曼特征峰平移 癌症与疾病诊断 环境监测 食品安全检测 激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617015
红外与激光工程
2021, 50(3): 20210033