复混肥成分的快速、 原位检测对化肥的生产过程、 产品质量控制具有重要的意义。 在化肥企业生产中, 实验室进行分析, 检测时间长, 无法实现线上检测。 与复混肥成分现有检测方法相比, 激光诱导击穿光谱(LIBS)检测时间只需几分钟、 一次测量可完成复混肥成分检测、 几乎无需样品预处理, 将该技术用于复混肥成分快速、 现场检测非常合适。 搭建LIBS系统, 激光器(100 mJ, 1 064 nm, 1 Hz)输出的激光束经45°反射镜由水平转为垂直方向, 经焦距为40 mm的透镜聚焦至旋转台上的复混肥样品表面, 产生激光等离子体。 激光器的调Q信号控制光纤光谱仪(Avantes, 195～500 nm)采集信号, 设置光谱延迟时间为1.28 μs, 采集时间为1.05 ms, 最终获取复混肥样品LIBS光谱。 20个复混肥样品由安徽徽隆集团提供, 磷元素的参考值由企业采用国家标准方法测量。 将复混肥样品粉碎过筛取3 g, 采用压片机在8 MPa下压制成形。 实验中, 使用小型风扇吹扫复混肥样品表面, 形成稳定气流, 每个样品重复测量10次, 每次测量平均20个脉冲, 以减小样品不均匀性。 其中, 15个样品用于定标回归模型的建立, 五个样品用于检验定标模型的适用性。 复混肥是一种成分复杂的混合物, 其中氮、 磷、 钾均以化合物存在。 传统的LIBS定量方法是基于待测元素单条谱线强度, 未考虑其他元素影响, 降低了定量结果的准确性。 将LIBS技术和多元线性回归法结合用于分析复混肥中磷元素浓度。 选取磷元素的三条特征谱线即213.6, 214.9和215.4 nm。 磷矿中硅元素含量基本不变, 且硅元素在磷的谱线附近存在多条谱线, 如212.4, 220.8, 221.1和221.7 nm。 分别采用一元、 二元、 三元和四元线性回归法建立校准曲线。 结果表明, 采用P Ⅰ: 214.9 nm谱线强度作自变量建立一元线性回归, LIBS预测值与参考浓度的相关系数仅为0.083, 无法满足磷元素的定量分析要求。 当采用P Ⅰ: 214.9 nm谱线强度和三条特征谱线之和(P Ⅰ: 213.6, 214.9和215.4 nm)作自变量建立二元线性回归拟合时, 相关系数提高到0.856, 平均绝对误差由1.32%减小到0.16%。 在二元线性回归中引入Si Ⅰ: 212.4 nm谱线强度, 建立三元线性回归, 相关系数为0.869。 为进一步提高磷元素浓度测量的准确性, 建立四元线性回归方程, 将Si Ⅰ: 212.4, 220.8, 221.1和221.7 nm谱线强度之和作为自变量加入三元线性回归, 相关系数提高到0.980, 且15个定标样品的相对误差范围为0.06%～1.31%, 而验证样品为0.13%～1.26%, 这说明采用四元线性回归定标法可提高复混肥中磷元素浓度测量的准确性。

为了拓展目前实验室辐射标准的动态范围, 提出了基于积分球光源的大动态范围辐射标准传递技术.即在等色温调节的前提下, 结合可调光阑和基于大动态范围响应线性硅探测器的监视辐射计将辐照度标准灯-漫射板系统的光谱辐亮度工作标准传递到大动态范围可调节积分球光源各个亮度等级, 从而实现辐射标准的动态范围拓展.通过研制大动态范围多级可调节光阑并分析探讨光谱匹配、硅探测器的响应线性对辐射标准传递精度的影响, 最终在400~2 500 nm范围内, 积分球光源在6个量级内的辐射标准不确定度有望达到4.3%~6.1%, 这对光辐射测量定量化发展具有重要的意义.

介绍了一种硅探测器宽动态范围线性测量系统,系统以光通量叠加为基础,通过时间逻辑控制LED点亮、熄灭和采集数据,在2.2×10 ^-6~0.57 A 的LED注入电流调节范围内,标定了硅探测器响应电流在3.92×10 ^-11~10 ^-2 A范围内近9个量级的线性。实验结果表明,硅探测器在9个量级的动态范围内测量时探测器非线性引入的误差可达0.23%,通过非线性修正因子对其测量值进行修正很有必要,并给出了非线性修正因子,其数值范围为1~1.0023。分析了测量结果的测量不确定度,列出影响系统测量精度的因素,并定量分析了LED光源的光谱漂移对系统测量精度的影响。给出了线性测量系统的相对合成不确定度,硅探测器响应电流范围分别为39.2 pA~0.326 nA、0.326~81.6 nA、81.6 nA~20.4 μA、20.4 μA~10.2 mA时的测量不确定度分别为0.269%、0.0116%、0.00536%和0.00320%。结果表明该系统可以用于高精度硅探测器的宽动态范围响应线性定标。

辐射度定标是时间调制型FTIR数据处理中非常关键的一个环节,定标的好坏直接影响着其在应用中性能的优劣。根据光谱仪响应函数(线性或非线性)的不同,辐射度定标方法可分为线性定标和非线性定标; 根据定标中采用的点数的不同可分为两点定标和多点定标。首先用MATLAB对光谱仪采集的数据进行线性度分析与仿真,然后用C++编程分别实现线性定标和非线性定标。实验结果为两点法的误差为0.1118,抛物线法的误差为0.1684,四点线性的误差为0.0599。结果表明多点线性的定标方法效果最好。采用四点线性的方法进行定标将大大提升光谱的准确度,为后面的光谱识别工作打好基础。

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术,对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节.采用自行研制长波红外高光谱成像光谱仪原理实验装置(简称CHIPED-I)进行验证,用黑体对实验装置进行了两点线性定标,将测量的相对强度转化成目标的绝对辐射亮度谱,采用亮温法算出标定后的亮温光谱.结果表明,这种辐射定标方法用于长波红外高光谱成像光谱仪方法可行,这对进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义.

用机载傅里叶变换红外光谱法(FTIR)可在各种地物背景条件下被动遥测大气中痕量气体 的浓度。对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。实验中用120℃和140℃黑体对 MB154光谱仪进行了两点线性定标，给出了标定后130℃时的黑体辐射谱。结果表明，通过该方法标定的 辐射光谱与由普朗克公式计算得到的理论值吻合得很好。对地表背景变化复杂、采集波段为 2000cm-1 ～ 5000cm-1的机载FTIR原始光谱进行了分段定标校正，并将测量的相对强度转化 成目标的绝对辐射亮度谱。这对于进一步分析大气透过率和反演大气中红外活性气体浓度具有实际意义。

基于激光三角法原理对三维物体光刀切口长度测量做了深入的研究,着重研究了测量原理和定标方法。采用坐标变换方法,分析了三维物体光刀切口长度测量在高度方向上和光刀方向上的物像关系,得出了三维物体光刀切口长度测量的计算公式。基于高度方向和光刀方向的物像关系提出了一种新型线性定标方法。进行了手指长度测量实验,测量结果精度较高。研究结果表明：高度方向上物体相对高度的倒数和像相对高度的倒数成线性关系;光刀方向上物像的长度比和物体的相对高度成线性关系;新的定标方法精度高,操作方便;光刀测量三维物体切口长度精度高、成本低、处理速度快。