时间：2022-11-14 10:02:30
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇光谱技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
随着我国社会与经济的发展,人民生活水平不断提高,人们对区域治安环境以及安全防范的要求也越来越高,同时现代化技术高度发展的今天,犯罪更趋智能化,手段更隐蔽,所以保证区域的安全必须从运用现代化的防盗报警技术。在现代化防盗报警技术中,红外技术有四大优点:环境适应性好,在夜间和恶劣天候下的工作能力优于可见光;隐蔽性好,不易扰;由于是靠目标和背景之间、目标各部分的温度和发射率差形成的红外辐射差进行探测,因而识别伪装目标的能力优于可见光;红外系统的体积小,重量轻,功耗低。但有三大因素制约着其效果:目标的光谱特性;探测系统的性能;目标和探测口之间的环境和距离。所有探测技术的发展都有三个阶段:a.探测信号的强度,得到目标的"黑白照片",这是初级阶段;b.探测信号的强度和波长,得到目标的"彩色照片",达到中级阶段;c.探测信号强度、波长和相位,得到目标的"全息照片",这才达到探测技术的高级阶段。目前的红外技术处于其初级阶段的后期,正向中级阶段发展,其标志是研制出了双(多)色红外探测器,得到了目标热图象的"彩色照片"。可以预计,今后双色探测器将随单波段探测器及其配套技术的成熟和市场需求的增加而加快发展,并将集中在以下五个方面:(1)集成化的双色探测器有利用简化系统结构,能充分利用半导体材料制备技术的最新成果,便于器件焦平面化,其中HgCdTe合金系和各种量子阱/超晶格材料系统将得到重点发展。(2)采用焦平面器件,更好的满足系统的要求,同时也有利于简化系?统结构,降低成本。(3)为明显的提高系统的性能,双色探测器将向大面阵和长线列发展。(4) 双波段系统将克服在光学设计和加工、信号处理和显示等方面的困难,缩小体积、减轻重量等,以便扩大其应用范围。 (5) 随材料、器件和系统技术的进步,双色探测器将向更多的光谱波段发展,既包括拓宽光谱波段,也包括将光谱波段划分成更为细致的波段,以获得目标的"彩色"热图象,更丰富、更精确、更可靠地得到目标的信息。
课题研究目标、内容、方法和手段:
本课题研究红外监控系统的设计与实现。主要实现对象是被动红外防盗报警探测器。其包括硬件和软件两大部分。主要包括对于硬件的构成以及软件的接入进行描述。通过51单片机、驱动电路、传感器、GSM等技术来进行设计与实现。
设计(论文)提纲及进度安排:
4月6日至4月25日
分析题目查阅资料学习与毕业设计相关的知识
4月25日至5月15日
硬件实现、软件编写、进行方案论证
5月15日至6月10日
测试硬件、调试软件撰写毕业论文并征求导师意见,修改毕业论文,进行毕业论文的评议。
主要参考文献和书目:
[1]张玉香.新型遥控接收模块HS0o38〔J〕.无线电,1998,7
[2〕高茹云.通讯电子线路仁M〕.西安:西安电子科技大学出版社,1999。
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[4尤一鸣等.单片机总线扩展技术.北京:北京航空航天大学出版社.1993,11。
[5]蔡轶.通用遥控解码电路.电子技术1995 .1
[6]施德恒,郭峰光谱识别型激光警戒系统述评激光与红外l99929(l):9一13
[7]卢万欣,梁桂云,韩永林激光预警装置激光技术199218(3):180一183
[8]沙占友,王彦朋,孟志永等.单片机外围电路设计. 北京:北京电子工业出版社,2003。
[9]周航慈.单片机应用程序设计技术. 北京:北京航空航天大学出版社,2002。
[10]付伟激光告警中的多元相关探测技术红外与激光技术1992(6):23一27
论文关键词：IHS变换，HIS变换，图像融合
1 引言：
随着遥感技术的发展，现代遥感技术为对地观测提供了多空间、多光谱、多时相分辨率的海量遥感影像数据广泛的应用于各个领域。与单源遥感影像数据相比，多源遥感影像数据所提供的信息具有冗余性、互补性和合作性。[1]由此可见，多源遥感影像数据融合不仅是一种遥感影像数据处理技术，而且是一种遥感信息综合处理和分析技术，是目前遥感应用研究的重点之一。一般来讲，一般情况下计算机论文，多光谱图像的光谱分辨率较高，但空间分辨率比较低。全色图像具有高空间分辨率， 但光谱分辨率较低。 为了增加图像信息提取的精确性和可靠性， 提高图像的解译能力，可以将低空间分辨率的多光谱图像和高空间分辨率的全色图像进行融合， 使融合后的多光谱图像在保留光谱特性的同时具有较高的空间分辨率。而HIS变换是一种最常用的多源遥感影像数据融合的方法，融合的影像在空间分辨率和清晰度上比原多光谱影像都有了一定的提高，且较大程度上保留了多光谱影像的光谱特征，有利于提高制图精度。Haydn 等(1982)[2]首次将IHS 变换法应用于两种不同平台遥感数据源的融合 ，这种方法也被用于TM 和SPOT 全色图像数据以及SPOT 多光谱和全色波段数据的融合。 因此如何获得高清晰的图像已成为一个重要研究课题。本文提出了一种经过改进的HIS 变换法，从而获得更为清晰的图像。
2 研究区域和数据源
本文的研究区域为江西省抚州市市区。数据源为抚州市区2000年9月的ETM图像和SPOT图像cssci期刊目录。研究区域图像如下：ETM图像为Band 5、Band 4、Band 3波段合成。
图A 原始图像图B SPOT全色图像
3 试验方法与评价
3.1 传统的HIS变换
从RGB模型转换到IHS模型的变换就是IHS 变换。 而IHS 变换法的主要原理就是将多空间分辨率低的3波段图像经过HIS变换得到I（亮度） ， H（色度） ， S（饱和度） 三个分量， 然后将高分辨率的全色图像代替I 分量， 把它同H、S进行HIS 反变换得到具有高空间分辨率的多光谱图像。
3.3 低通滤波HIS变换
卷积运算进行图像平滑导致图像空间分辨率的降低, 是由于原始RGB 图像的空间信息与其它信息没有分离。如果在卷积运算前首先对原始RGB 图像进行HIS变换, 将空间分量I 分离, 只对色度H 和饱和度S 平滑,则不会引起图像空间分辨率的降低。因此钱永兰等提出一种改进的低通滤波变换[3] 。首先对原始多光谱图像进行IHS 变换,将包含空间信息的I
分量分离, 只对色度、饱和度分量H、S 进行低频卷积运算, 得到新的H′、S′分量, 将I、H′、S′做HIS 逆变换, 得到新的多光谱图像。
3.4 直方图匹配HIS变换
直方图匹配是一种对数字图像进行增强的处理方法。 直方图匹配时对图像查找表进行数学变换计算机论文，使一幅图像某个波段的直方图与另一幅图像对应波段类似，即以一幅图像的直方图作为参照对象,去调整另一幅图像的直方图, 使之尽可能与参照图像保持一致。伍娟、卢凌[4]提出不直接用全色图像代替TM 图像的I分量, 先将全色图像同TM 图像亮度图像( I 分量)进行直方图匹配, 生成与亮度分量具有相似直方图分布特征的图像I″,然后用I ″代替I 分量, 由I″,H , S 进行反变换得到融合图像。这种方法不仅可部分消除全色图像和TM 图像获取时光照条件差异和地形起伏的影响, 而且生成的图像与亮度图像相关性增大, 复合图像的光谱特征与原TM 图像的光谱特征接近。
3.5 改进的 HIS 变换
针对传统HIS变换法的清晰度不强的问题，本文提出一种改进方法，即不直接用高分辨率的全色图像代替多光谱的亮度（I）分量，而是用分辨率融合后的第一主成分代替亮度（I）分量。并进行高通滤波和直方图匹配。对H、S分量进行低通滤波后于第一主成分进行IHS反变换。具体步骤如下：
1.首先将高分辨率全色图像进行高通滤波，生成新图像SPOT′。
2.将原始图像进行主成分分析，生成PC1
3.将原始图像第一主成分PC1与新图像SPOT′进行直方图匹配得到PC1′
4.将原始TM图像进行IHS变换，提取H、S分量。
5.将H、S分量进行低通滤波生成H′、S′。
6.将PC1′、H′、S′进行IHS反变换，生成融合图像
4 试验结果与评价
下图中图C为传统HIS变换、图D为低通滤波HIS变换、图E为直方图匹配HIS变换、图F为本文提出的HIS变换。
图C 传统HIS变换图D 低通滤波HIS变换
图E 直方图匹配HIS变换图F 本文提出的HIS变换
图像融合结果的评价分为主观评价与客观评价。 主观评价是通过目视来比较分析； 客观评价是利用图像的统计特性参数来进行判定，下面简要介绍各种参数的定义及其物理含义。
1）图像均值 图像均值是像素的灰度平均值，对人眼反映为平均亮度。其定义为
式中：M，N 为像元的行列数。
2）标准差标准差(Standard Deviation) 也称均方差(meansquare error)标准差反映了图像灰度相对于灰度平均值的离散情况，若标准差大，则图像灰度级分布分散，图像的反差大计算机论文，可以看出更多的信息。标准差小，图像反差小，对比度不大，色调单一，看不出太多信息。
3）信息熵[5] 根据仙农(Shannon)信息论的原理，一幅8bit 表示的图像x的信息熵为：
式中： x 为输入的图像变量， Pi 为图像像元灰度值为i的概率cssci期刊目录。熵越大，图像所包含的信息量越丰富
4）平均梯度 平均梯度可敏感地反映图像对微小细节反差表达的能力，可用来评价图像的清晰程度，同时还可以反映出图像中微小细节反差和纹理变换特征。其计算公式为
图像评价参数结果下表：
方法
波段
最小值
最大值
平均值
标准差
熵（bit）
Band543
熵之和（bit）
平均梯度
原始TM图像
Band5
218
74.661
24.811
6.2726
17.5765
8.6366
Band4
100
63.589
15.519
5.6872
4.8941
Band3
181
63.738
18.245
5.6167
5.2615
传统HIS变换
Band5
255
227.355
2.743
3.2006
12.384
0.65117
Band4
255
71.384
12.298
5.4488
2.3645
Band3
255
15.010
3.906
3.7346
0.6966
低通滤波
Band5
255
85.715
28.323
6.4831
19.5576
9.3466
Band4
255
153.754
36.468
6.8617
9.952
Band3
255
89.276
25.058
6.2128
8.0971
直方图匹配
Band5
255
73.156
18.381
6.0857
19.5338
4.5971
Band4
255
132.423
27.471
6.6110
6.7384
Band3
255
125.977
32.808
6.8371
6.0906
自己方法
Band5
255
72.945
20.423
6.2020
19.523
12.503
Band4
255
121.641
27.210
6.3912
17.452
Band3
255
114.032
36.198
关键词： 决策树； 高光谱； PCA降维； 分类
中图分类号：TP751.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2017）05- 40-03
Application of PCA dimensionality reduction and decision tree
in hyperspectral image classification
Hao Shangrong
（Institute of Data and Knowledge Engineering， School of computer and information engineering，Henan University， Kaifeng， Henan 475004， China）
Abstract： PCA dimensionality reduction and decision tree methods are used to classify and recognize the hyperspectral images of handwriting with different inks and the hyperspectral remote sensing images with different objects. The experimental results show that the classification effect of handwriting image is better but the remote sensing image is poor， which may be caused by the signal to noise ratio of the image. This paper provides a solution for the classification of different ink.
Key words： decision tree； hyperspectral； PCA dimensionality reduction； classification
0 引言
研究了C器学习[1]中分类算法之一的决策树以及神经网络中PCA降维在高光谱图像中的分类应用。分析了可能受信噪比低的原因，可以利用高光谱分类的不同墨水；对于遥感信息由于卫星拍摄时其信噪比较高的原因，具体表现为每一个光谱图像产生的能量较小，而噪声影响较大，这样多光谱信息的有效信息太少而失去分类的意义。
1 样本的提取
由于不同的墨水在纸张上画的笔迹产生不同的化学反应，进而可以通过高光谱相机获得含有不同高光谱信息笔迹的光谱图。高光谱信息是指不同波段的图像信息。本文的采样过程如下。
对于笔迹，采用9只不同的笔，对于遥感影像，采用9类对象，对应101个波段的光谱信息进行采样。笔迹的采样是对每一类笔迹随机采样200个位置，获得总的像素值为9*200*101维特征值。遥感影像采用boundingbox工具，对图像中9类对象200个相应4*4区域，取像素值的均值，总的特征值纬度是9*200*101。
2 训练过程
PCA降维的思想是，在特征较多的情况下，通过减少对分类产生很小影响特征数量的方式，达到简化计算效果的目的。决策树是机器学习中十分强大的方法，其重要作用在于分类，其特点是每一次只针对一个最重要的特征进行分类，形成一层的决策树的时候抛弃该特征，多次循环通过相对次重要特征分类的方式。采用机器学习的思想对这些信息进行采样、降维、采用决策树的方法进行训练，经过拟合验证后，获得一棵决策树用在高光谱图像的分类工作中。
2.1 PCA降维
由于采样后的样本特征数太多，尽管采用了矩阵进行数据运算的技术，但是由于特征数太多造成的纬度过大，对于矩阵的存储、计算都会有很大的影响，而大部分的纬度并不对结果产生较大的影响。PCA降维[2-3]的思想就是对矩阵计算出协方差矩阵，进而依据矩阵计算出每一列的特征向量、特征值。求出每一特征值与所有特征值之和的比例，对比例值由大到小排序，计算若干个最大值之和大于99%的特征向量对应的特征作为有效特征。
2.2 决策树的选取及训练
决策树[4]按照不同的评判标准分为三种分别为：信息的增益、信息的增益比、基尼系数。但都是基于信息熵的思想。信息熵的计算公式为：
其中，P（ui）为类别为i的样本个数在总样本中的概率，S为样例个数。
本文采用的C4.5的决策树[5]算法，其评判条件为信息的增益，具体含义：以某特征进行分类后的信息熵同分类前的信息熵的差值。同时，本文中对笔迹和遥感影像的分类是9类。所以，采用预剪枝的思想，限定了决策树为九层。由于该分类方法是二分类的，所以就存在十个叶子节点，分别对应九类结果和一类的其他类别。
接着，采用十折交叉验证的思想进行过拟合验证。十折交叉验证是数据分为十份，一份为训练，九份为测试，循环十次观测准确率变化。过拟合是训练时准确率高而测试的准确率偏低的现象。通过多次调整训练集、测试集的样本个数的比例，最终获得平均准确率为实验结果。
3 对比及结论
求准确率和召回率时，分别对笔迹和遥感影像分类都要按照上述取样的方式获得101维的测试样本，并进行训练、测试，其对应的准确率为0.9504、0.671；对应的召回率为0.796和0.971。结果表明本方法适合多光谱图像不同墨水的分类；同时说明多光谱的遥感影像可能受信噪比高低的影响，需要进一步研究。
4 结束语
本文结合了PCA降维和决策树方法解决了不同墨水笔迹分类的问题，表现出了较高的准确率。讨论了PCA降维和决策的优点，以及在高光谱图像中分类的应用，可以在迹伪造检测中，通过是否是相同的墨水进行第一步区别操作，具有一定的使用价值。未来可以进一步研究高光谱图像分类与信噪比的关系，以便于确定高光谱信息在分类问题中的应用范围。
参考文献（References）：
[1] 李锐，，曲亚东（译）.机器学习实战[M].人民邮电出版社，2013.
[2] 肖招娣.高维数据集上的降维算法及其应用[D].华南理工大学硕士学位论文，2013.
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【关键词】近红外光谱 快速检测 石油燃料质量 校正模型 燃料品种
对于现代化的军事装备来说，为了实现作战时能够发挥全方位和全天候的效能，这就需要高技术的局部战场或者战场附近场地下，能够保障综合性的石油燃料快速及时的运用其中。过去在化学实验室里运用的石油燃料检验仪器耗时长，而且操作流程繁杂，并且占用空间大，测量时需要化学试剂且机动性差，维修困难，因此需要专业的化验人员，这样还不能保障满足于战场环境需要。计算机技术的不断进步，现代的分析技术逐渐取代了常规的传统化验仪器，它相较于传统的仪器分析速度快、成本低、使用样品数量不多、省力省物、没有污染性废液等特点。它同时还可以满足战场外环境的需求，现在它已经成功的运用到了军事战场的石油燃料的检测装备中，并且顺应未来石油燃料快速分析发展的大潮。
1 红外光谱分析技术仪器的研制
1.1 石油燃料质量检测仪器的设计原理
利用近红外光谱分析技术研制出的便捷式石油燃料质量分析仪，它的制作比较简单而且光学材料也比较容易找到，价格相对便宜且稳定性好，适应环境能力强；与其他仪器相比较而言它的分析速度快、维护比较简单且不需要其它辅助设施。主要依据仪器容易携带和野外车载的特点，综合国内一些实验常用的近红外线光谱仪器性能特点，我们来分析其设计原理：为了适用于野外的环境，并且可车载、防潮湿、抗震动，就要求其具有较强的封闭性；其具有全恒温的方式，双光束，短焦距，CCD检测器，交叉光路；其结构相对紧密、牢固，因此可以减少体积和重量；其运用的软件设施应该具有较强的实用性以及稳定性；同时其检测的项目还要具备合理性和科学性。
1.2 石油燃料检测仪器的结构和性能
其结构包括：外壳、温度检测器、腔内排热风扇、电源开关、电源开关板、过线盒、线路板组、开关电源散热器、开关电源、变压器、光源散热器、光源室、透镜组、单色器组等。与国内其他的同类检测仪器相比较，它不仅检测速度快、稳定性好、实用性强、维护方便等。采用近红外光谱分析技术研制的油料质量分析仪器的软件运用，主要就是包括化学计量学软件以及光谱测量软件。这两种软件都具有不同的功能，其中化学计量学软件具有建立校正模型、光谱预处理以及维护模型库的作用；光谱测量软件具备设置参数、输出打印、仪器自检、光谱采集、存储和备份数据以及管理功能等。这种检测仪器还能够运用到无铅汽油的抗爆指数、密度、辛烷值、馏程等测量；同时还可以运用到军用的柴油密度、凝点、闪点、十六烷值以及喷气燃料的密度、粘度、冰点、闪点等。
1.3 石油燃料质量检测仪器的性能评价
评价石油燃料质量检测仪器的性能，主要是根据它的波长重复性和准确性、仪器的长期稳定性以及吸光度重复性来实现。第一、利用具有最大吸收特点的征峰波长是807.6mm的标准版的镨铷玻璃片来测验仪器的波长重复性和准确性。根据测试使用的标准方法来重复试验十次，必须要求每次出现的最大吸收的波长之间不能出现大于0.03mm的偏差，在实验的过程中这十次的测量结果所产生的平均值和实际值之间的偏差不能小于0.2mm。第二、对于吸光度的检验就要运用正己烷。通过十次扫描后，原始的光谱特征吸收峰就需要实现吸光度的标准偏差不能超过0.0004。第三、对仪器的稳定性进行考察就可以采用无铅汽油样品。根据不同的样机选择不同校正集模型的建立，任意选出5个车用无铅汽油样品的辛烷值，来观察仪器性质的变化状况。测试的时间为十天，按照规定百分之九十五的样品所表现出的性质偏差要满足于再现性标准法的要求。通过十次测验，该仪器显现出的结果的整体偏差都是百分之九十五，这就说明该仪器能够满足于检验要求所提出的波长重复性和准确性、长期稳定性以及吸光度重复性，且仪器本身具有较强的可靠性和稳定性。
2 建立军用石油燃料校正模型库
近红外光谱分析技术是以标准分析法为基础的前提下形成的间接性测量技术，校正模型则是利用数学方法进行对样品组合、性质、光谱实行结合，从而成立的一种函数关系，也称之为定量或者定性关系，在经过校正模型，来预测和分析样品的性质数据和组成。对于石油燃料质量的分析结果来说，其分析的信息提出应用的好坏关键在于校正模型。和炼油厂所生产出的产品分析相比较，军用的石油质量分析与之有很大的差异。第一、军事运用的成品油的分析是要建立在校正模型的基础上，需要涵盖很多的炼油厂的生产样品，运输、采集样品、存储以及标准数据测定的工作难度和工作量都很大；第二、检测的项目繁杂，如密度、冰点、辛烷值、十六烷值、辛烷值等；第三、依照外场所提出的检测燃料的通用化要求，确保降低多台仪器的购买费用，务必要完成“一机多用”的功效。
在研究的过程中校正模型运用的是偏最小二乘法，主要是对军用柴油、车用无铅油、喷气燃料等校正集样品来完成光谱预算处理方法的研究，如微积分处理、噪音滤除的平滑、主因子数的选择、光谱范围的优化选择等，依次建立五种燃料中的46个质量性质产生的校正模型，同时来考察模型所具备的重复性和可靠性。
3 总结
本文主要是对近红外光谱分析技术应用于石油燃料质量检测的探讨，进而研制出的一种更加便捷的石油染料质量检测仪器，它具有独特的快速分析质量的设计，环境适应性能好，体积小且固定，较强的稳定性，这些都能够满足于现代车载分析仪器需求的强准确性和稳定性。这都在很大程度上提高了石油燃料质量分析的效率，同样显现出了其强大的军事效益和经济效益。
参考文献
[1] 刘慧颖，韦锐，熊春华，鲁长波，梁爱和，许贤.用近红外光谱仪测定车用汽油有关质量性质的研究[A]. 中国汽车工程学会油料委员会第十届年会论文专辑[C]. 2007
[2] 徐广通，陆婉珍.红外光谱技术在清洁燃料快速分析中的应用[A]. 第十五届全国分子光谱学术报告会论文集[C]. 2008
光学之芒,灿烂辉煌。在光学的领域里,他头顶着太多的“光环”,却没有丝毫松懈,肩负着无限重任,但始终沉着、坚毅。他渊博宽厚,抱定赤子之心,十余载春秋献身中国光学领域,他就是首都师范大学物理系研究员、系科研副主任张岩。
九天揽月鸿鹄志 步步为营创辉煌
在通往科学高峰的路上,张教授一路前行,品尝着希望与困难,交融着荣耀与汗水,深造期间,他用不懈的努力换来了中国光学科技前沿领域的重大突破。读研期间,他同导师刘树田教授一起在国内率先开展光学分数傅立叶变换的研究。为利用光学分数傅立叶变换进行信息处理铺平了道路。在中科院物理所攻读博士学位期间,开拓了分数傅立叶变换在光学信息处理领域中的应用,被评价是国内在现代光学技术科学领域研究工作中的优秀成果具有国际先进水平。
1999-2001年,他获得日本学术振兴会博士后基金资助,在日本山形大学工学部从事生物成像研究,被应用在实际的仪器上。2001-2002年,他在香港理工大学电子工程系从事光纤气体传感器研究。其研究内容被收录在《光纤传感技术新进展》一书中,已出版发行。2002-2003年,他在德国洪堡基金的资助下在德国斯图加特大学应用光学研究所任洪堡研究员,从事数字全息重建算法的研究,提出了利用相位恢复算法来进行数字全息重建的新方案,引起了同行的重视和肯定。这部分内容作为美国Nova Science出版社的新书《New Developments in Lasers and Electro-Optics Research》中的一章,已经出版发行。
2003年,他进入首都师范大学物理系工作,先后获得了北京市科技新星计划,北京市留学人员择优资助等人才项目的资助。作为北京市“太赫兹波谱与成像”创新团队的核心成员,主要从事太赫兹波谱与成像,太赫兹波段表面等离子光学和微纳光电子器件设计研究。他提出的多波长成像方法得到了美国Rice大学太赫兹研究者Mittleman的认可,被评价为不仅可以有效地增加成像范围,还可以提高信噪比。多篇论文被太赫兹领域的虚拟期刊收录。并于2007年和2009年分别到美国伦斯特理工大学和德国康斯坦茨大学进行访问研究。
欢声震地 惊退万人赢战绩
关键词：原子吸收仪 方法原理 元素
一、原子吸收仪技术
1.方法原理
原子吸收是指呈气态的原子对由同类原子辐射出的特征谱线所具有的吸收现象。它的原理是将光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，由发射光谱被减弱的程度，进而求得样品中待测元素的含量。
2.技术手段
化学形态分析主要采用色谱法。对一些具有挥发性的化合物，气相色谱（GC）是主要的分析手段。但由于一般色谱检测器对大多数金属元素的测定不够灵敏和特效，使得GC在有机金属化合物的形态分析方面受到许多限制。原子吸收光谱（AAS）作为元素特效检测器与GC联用已成为金属形态分析的主要方法，这种联用技术既具备GC分离能力强、基体干扰少等优点，也具备AAS灵敏度高和选择性好的特点，弥补了GC检测器对金属不灵敏和AAS对同一元素的不同形态无法区分的缺陷。
3.GC―AAS联用
它的原理是：待测样品由进样口注入，在气化室气化后由载气带入色谱柱，由于进入色谱柱的待分离组分具有不同的物理或化学性质，它们在固定相和流动相中具有不同的分配系数，当这些组分随着流动相（载气）移动时，它们在两相间反复多次分配，从而使各组分得到完全分离，分离后的各组分在载气和辅助尾吹气的共同作用下进入加热的不锈钢管，分解后得到待测物的元素态并通过T型管的吸收管进入石英原子化器并被原子吸收仪测定。
二、原子吸收光谱技术分析的特点
原子吸收光谱分析能在短短的三十多年中迅速成为分析实验室的有力武器，由于它具有许多分析方法无可比拟的特点。
1.检出限低，灵敏度高
采用火焰原子方法，主要是通过高温将样品送人雾化室，其操作简便，重现性好，大多数元素的灵敏度可达ppm级，少数元素可达ppb级；石墨炉原子化器，是一类将试样放置在石墨管壁、石墨平台、碳棒盛样小孔或石墨坩埚内用电加热至高温实现原子化的系统，其原子效率在可调的高温下试样利用率达100%，其灵敏度的检测限达10-6～10-14。
2.操作简单、方便
原子吸收光谱分析与分光光度分析极为相似，其仪器结构、工作原理也大致相同，对长期从事化学分析的人来说，使用极为方便，其中火焰原子吸收分析的速度也比较快。
3.抗干扰能力强
在化学、物理、电离、光谱，背景等干扰下，可改变火焰温度、加入释放剂、保护络合剂等化学药品来减少干扰，从波尔兹曼方程我们还可以了解到，火焰温度的波动对发射光谱的谱线强度影响很大，而对原子吸收分析的影响则要小的多，因此抗干扰能力强。
4.速度快
全自动分析光谱仪完全由微机自动控制的，是目前市场上最紧凑的原子吸收光谱仪，仪器可自动设定操作参数，自动调解燃烧头高度及气体流量和助燃比，自动进样，自动样品测量，自动样品稀释、浓缩，自动校正；强大的方法开发扩展能力，多元素序列分析操作，降低了分析时间和运行成本，提高了速度。
5.选择性高
由于原子吸收线比原子发射线少得多，因此，本法的光谱干扰少，加之采用单元素制成
的空芯阴极灯作锐线光源，光源辐射的光谱较纯，对样品溶液中被测元素的共振线波长处不易产生背景发射干扰。
6.准确度高
空芯阴极灯辐射出的特征谱线仅被其特定元素所吸收。所以，原子吸收分析的准确度较高。当然，原子吸收光谱分析也存在一些不足之处。原子吸收光谱法的光源是单元素空芯阴极灯，测定一种元素就必须选用该元素的空芯阴极灯，这一原因造成本法不适用于物质组成的定性分析，对于难熔元素的测定不能令人满意。
三、原子吸收仪技术分析应用
1.在金属材料的分析应用
在用原子吸收光谱仪的技术方法进行分析与测定铝及铝合金、铜合金、钛合金等材料，以及银锌电池，隔镍电池、热电池与太阳电池等电源材料中，所得实验数据的准确度、精确度都很好，优化了实验条件。
2.在粉末材料的分析应用
原子吸收光谱仪常用于各种混合粉末电源材料的微量和常量分析与测试，其中包括对各种中间产物和最终产品添加剂及杂质含量的控制分析。如日本岛津公司制造的AA-670型的原子吸收光谱仪的准确度和精确度也很高，银粉中铜铁含量的回收率平均达到97%左右。
3.在液体材料的分析应用
液体材料溶液分析包括电解液，电镀液、浸渍液和其他各种溶液金属离子含量的分析与测定。通常待测金属离子已存在于溶液中，所以只需选择一种有足够灵感度的检测方法即可。如被测浓度高于测定范围上限。需要将试样溶液进一步稀释，并根据情况适当加入一定体积的硝酸铜、柠檬酸铵和硝酸稀释液，提高原子吸收光谱仪在液体材料分析中的应用，获得相对较好的结果。
4.在化学试剂的分析应用
原子吸收仪也常用于化学试剂的分析应用中，如研制出的TH-2005红外吸收法二氧化碳分析仪，它应用于环境保护、卫生防疫，劳动保护及科研院等部门。分析仪主要由采样装置，流程控制装置，二氧化碳光学检测室，微电脑检测、控制、分析系统组成。还有美国热电公司制造的M-5型的原子吸收光谱仪也常用于化学试剂的微量和常量元素分析，如化学试剂中的硝酸银、硝酸钴、氢氧化钠等杂质含量的相对标准偏差大约在0.5%左右，精确度较高。
5.在医学方面的分析应用
原子吸收光谱法因其强大的生命力，迅速应用于分析化学的各个领域，尤其在医学方面，使得正确检测各种含量在ppm或ppb级的微量元素成为可能，在我国的各级医保单位，已将人体元素检测作为常规项目，其检测结果精确可靠。因此，原子吸收光谱分析法在疾病控制中心更是作为“金标准”。
四、结论
原子吸收仪的不断更新与发展，标志着人类的不断进步与探索，会使得原子吸收仪应用技术不断提高，不断强大，也为科学事业的良好发展奠定了基础，更好的造福于人民，造福于社会。
参考文献
关键词：表面活性剂分析原理及方法；教学；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）11-0119-02
学校的应用化学专业是国内较早建立的专门从事表面活性剂教学和研究的特色学科专业。表面活性剂与科学研究以及工业生产、日常生活息息相关，在化妆品、食品、洗涤剂、医药、新材料等领域具有广泛的应用。[1]在表面活性剂的研制、生产应用和环境保护“这一链条”中，必须解决一系列表面活性剂相关的分析方法问题。正如分析化学是科学家的“眼睛”一样，掌握一定的表面活性剂分析方法是生产正常进行、产品质量得以保证、表面活性剂相关的科学研究不断发展、消除表面活性剂带来的环境污染等诸多方面的重要保障。[2]作为应用化学专业学生的一门关键课程――《表面活性剂分析原理及方法》，将教会学生从微观结构、分析检测的角度认识和鉴定表面活性剂，了解表面活性剂的存在形式与性能的关联，掌握对复杂样品中各种不同类型的分离纯化方法以及表面活性剂的定性、定量分析鉴定方法。我在长期进行《表面活性剂分析原理及方法》课程教学的基础上，现就该课程的教学改革做一简单介绍。
一、理论教学
《表面活性剂分析原理及方法》是一门理论性和实践性兼具的课程，在科学研究及实际生产、生活中都有重要意义。该课程以分析化学、仪器分析为理论基础，是涵盖物理化学、有机化学、胶体与界面化学等多个学科的基础知识及应用的综合性课程。由于其所涉及的知识面较为广泛，主要在本科高年级（三年级下学期）开设。在课程的教授过程中，要充分意识到本课程的特点，还要充分结合学生已有的知识背景为前提，改变过去的以单纯讲解为主，转而采取灵活多样的教学方法。对于表面活性剂的一些基本概念如表面活性剂的类型及其基本性质，在学生学习胶体与界面化学这门课时已经学习，若是继续重复地讲解，会降低学生的学习兴趣，且加大了学时偏少内容偏多的矛盾。教师可以通过提问的方式帮助学生回顾所学过的有关表面活性剂的基本知识，调动学生的课堂参与性。在介绍一些基础的、抽象的化学理论知识时，注意结合生活中的常见现象，使抽象的知识形象化，便于学生解释。比如：鉴定表面活性剂离子类型的比色法[4]。以生活中所真切感受到的五彩缤纷的颜色为例，引出化学史上比色法的发现过程及其原理和应用，使枯燥的理论变得生动。在教授学生从来没有接触过的表面活性剂鉴定方法――核磁共振波谱时，以其他产生原理上类似、学生已经较为熟悉的光谱方法（如紫外可见吸收光谱及红外光谱）引出该方法。学生在已有的知识储备上进行对照式的学习，更容易接受和掌握新的知识。在根据不同的教学内容选择合适的教学方法的同时，还应注意引导学生梳理和搭建该课程的知识体系，把分散讲解的知识内容整合为有序的知识体系。例如：在讲解表面活性剂的多种仪器分析方法[5]的时候，考虑到学生已具备的仪器分析的知识，首先让学生对各种方法进行分类，如光谱法（吸收光谱、红外光谱、核磁共振波谱、荧光光谱），色谱法（气相色谱、高效液相色谱、薄层色谱、毛细管电泳），质谱法、电化学法（电位型―离子选择性电极、电流型传感器）等。还要让学生对各种方法的原理、适用范围、优缺点等进行详细地比较，通过找出方法间的相似性、差异性以及对比不同方法的优缺点，学生的学习活动由被动的接受知识变为积极主动地建构知识、探索知识。总之，在课堂上要充分根据所授内容的特点，灵活采用互动、引导、启发式等不同的教学方式，让学生在主动思考中加深对知识的理解与掌握，摒弃纯粹的“灌输式”教学法，[3]提高学生对本课程的兴趣与主动性。
创新是民族的灵魂。作为大学老师，需要把创新意识贯穿到教学中，要努力将前沿的科学研究成果带入到课堂上。例如：在介绍表面活性剂的分析方法的时候把最新出现的Ramman光谱，（激光）动态光散射等分析方法也充实到教学内容中。在讲解Ramman光谱的时候，让学生把这种方法同前面讲的吸收光谱法进行联系，同时，强调Ramman光谱作为新兴方法与其他吸收光谱的区别及其优势。另外，也适当介绍一些高新技术如当前科学研究中的纳米材料在表面活性剂分析中的应用。纳米材料具有同常规材料完全不同和更加优异的性质，这些性质是无法从现有理论进行推断，从而革新了化学史上的经典理论。举例如通过金纳米粒子的颜色变化就能方便地判定表面活性剂的临界胶束浓度。在介绍这些知识本身的同时，让学生意识到科学是不断发展的，知识在持续更新。从而利用这些前沿的、“神奇的”科研成果实例激发学生的探索欲望，有助于引导其树立良好的科学观和知识论。
二、实践教学
表面活性剂分析的理论知识相对抽象，很多是理论化的模型，为了提高学生的兴趣，对于课堂上讲授的关键知识点，我们都精心安排了相应的实验课程，以便实现理论与实践的结合。实验课所涉及的内容较为全面，从表面活性剂的典型而重要的定性鉴定方法到定量分析手段，从化学分析法到仪器分析法都有。实验课的课时在总课时中占有较大比例（近60%）。学生通过切身的实验操作、现象观察及数据分析，对理论知识有了更加形象化、深入化的理解。更为重要的是，我们设计的实验课程，是带有探究的性质。实验的结果只有学生通过实验后，结合的理论知识的分析才能得出结果。比如对于一些未知类型的表面活性剂，让学生通过实验鉴定出其所带的电荷（即表明活性剂的离子类型）。再比如，以一个市售的香波的实际样品为实例，让学生通过进行离子交换树脂分离、蒸馏纯化以及红外光谱鉴定出该香波中的各种类型的不同离子类型的表面活性剂的官能团。这样的涉及多个知识点（样品的分离/纯化、定性鉴定手段、图谱解析等）的综合性实验，对于学生的综合能力的提高也具有促进效果。更为重要的是，为了提高学生独立的实验探索能力，避免学生在做实验时只是按照实验课本上的实验步骤“照方抓药”，实验做完后抄袭别人实验数据和实验报告上交而蒙混过关，我们准备了多个不同的测试样品，让不同的学生针对不同的样品开展实验。另外，在实验报告的书写方面，提倡和鼓励学生对实验中的现象和结果进行深入分析和思考，并把分析结果和切身体会写到实验报告的结果与讨论中。学生对于整个实验的反思，不仅有利于其对知识的深度掌握，也有利于培养其勤于思考、善于总结的学习习惯。
三、考核模式
与传统的以期末考试卷面成绩为主的课程考核评价模式不同，本课程的考核采用多样化、分类考核模式。课程最终的成绩分成三部分：平时成绩、课程论文及实践成绩，分别占总成绩的10%、50%和40%（课程论文和实践成绩是考核的重点）。平时成绩包含平时出勤情况、课堂发言和回答问题情况，老师会在课堂上随时记录好。课程论文由学生围绕表面活性剂的相关分析方法进行选题，通过自主查阅相关专业书籍、学术性的期刊文献等撰写出围绕某个主题的总结报告。课程论文的评价依据从选题是否切题、内容是否全面、所写的内容是否条理、逻辑、专业术语的用词是否准确、书写格式是否规范等方面进行评价。这样的课程论文要求也对学生以后继续攻读硕士研究生奠定一定的基础。实践成绩主要依据实验操作情况以及实验报告的撰写来定。实验报告的内容是否规范、全面，实验数据的可靠性，实验结果的分析与讨论是否深入，都会纳入实践成绩的评定。这种多样化、全方位的考核方法能有效避免部分学生考试前投机学习，对所学知识死记硬背、囫囵吞枣的情况的发生，使评价手段更为科学，使教学由应试教育为导向转化为素质教育为导向。
四、结束语
通过本课程的教学改革和探索发现，课程教学的总体效果是好的。大多数学生对本课程的学习表现出有较为浓厚的兴趣，上课出勤率高，课堂回答问题积极，甚至经常提出一些思考性的专业问题与老师探讨。课程论文反映出大多数学生能自己查阅相关主题的文献，正确运用专业术语，合理归纳知识，具备了一定的专业知识的概括总结能力，对知识的理解较为深刻。该课程最终成绩的平均成绩在80分以上，优秀率（成绩90分以上的）超过了28%。所培养的学生，受到了招聘单位的欢迎和好评。极个别学生成绩不理想的主要原因在于学习态度不端正和学习的自觉意识不高、自律能力较差，仍然需要加强对学生的思想引导。
通过探索该课程的教学改革方法，有效地提高了学生的学习积极性与主动性，达到了培养学生获取理论/实践知识的综合能力，同时培养了学生发现问题、分析和解决问题的能力。与此同时，教师自身的教学方法、教学水平也在这过程中得到了较大提高。“十年树木，百年树人”，教学改革需要循序渐进[6]的发展过程，仍然需要在以后的教学实践中继续不懈地思考与探索，才能促进教学、教育工作的不断发展。
参考文献：
[1]王世荣.表面活性剂化学[M].第二版.北京：化学工业出版社，2010.
[2]焦学瞬，张宏忠.表面活性剂分析[M].北京：化学工业出版社，2009.
[3]范守信.教学方法改革的症结与出路[J].中国高等教育，2012，（18）：44-46.
[4][日]北原文雄，早野茂夫，原一郎.表面活性剂分析和试验法[M].毛培坤，译.轻工业出版社，1988.
关键词：可见光技术；稻飞虱；穗颈瘟
中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2010）-12-0091-1
本文主要研究受稻飞虱和穗颈瘟而倒伏的水稻冠层做光谱研究，使用支持向量分类机针对倒伏和正常得水稻分别给与主分量光谱分析，以增加灾害评估、病虫害监测与遥感估测中可见光光谱技术的使用。
1 材料与方法
1.1 试验准备
仪器使用ASD公司观测仪器的高光谱辐射仪（FieldSpe Pro FRTM），在350-2500nm的波段范围中350-1000nm的波段宽(光谱采样间隔)为1.4nm，3nm的光谱分辨率；1000-2500nm的波段宽(光谱采样间隔)为2nm，10nm的光谱分辨率。
选取穗京4号水稻品种，其易感稻瘟病。2009年4月10日播种，5月12日移栽（机插），稻穗颈瘟自然发病较重，引起水稻植株倒伏，黄熟期光谱观测。
1.2 研究方法
在观测点于2009年8月20日上午10:00-11:00测定穗颈瘟危害倒伏水稻的冠层光谱，各样点采集3次光谱，测定10条光谱曲线，取其平均值作为该样点的光谱反射值，测定正常水稻光谱。
在View Spec Pro2.14（一种光谱分析软件）中，使用光谱平滑处理（五步滑动平均法）。在Matlab7.0中可以实现光谱数据分析，选用400-1800nm之间的波段进行分析，去掉1341-1450nm之间的吸收水汽的光谱带。
2 分析与结果
2.1 水稻田间冠层光谱特征分析
水稻因受穗颈瘟和稻飞虱的危害而倒伏，而改变了原有的群体结构，致使植株受光条件和各组分(如茎秆、稻穗等)对冠层光谱的贡献比例都发生变化。
图 1 正常和倒伏的水稻冠层光谱曲线
由图1可知，在可见光400-1800nm的谱段内，正常水稻和倒伏水稻的反射光谱有一定得的增加，在可见光400-690nm的普段内提高了2-10%。说明对倒伏与正常这不同生长状态的水稻可以使用冠层光谱进行识别。
2.2 C2 SVC对倒伏水稻的识别与验证
图2 前二个主成分分量
首先从观测点观测70个正常和倒伏的水稻中随机选取75%的样株，作为训练C2 SVC的数据，输入向量使用前两个主分量光谱，对正常与倒伏得水稻进行划分。由于LIBSVM 2.83有很多默认的参数，使用默认参数立即可以解决大量分类与回归问题，分别影响模型运行精度和速度的重要参数是核函数类型和交互检验阶数。长时间测试后发现，每当惩罚系数C为1、交互检验阶数是3、核函数使用径向基函数RBF并且保持其他参数不改变时，模型的平均精确度到达到100%，可训练数据中可以实现对正常和倒伏水稻完美识别。
在LIBSVM 2.83中，训练完成后的网络，它的参数权值总是恒定的，为了检测构建模型的普适性，使用黑龙江友谊农场的22个样株作为数据验证，测试水稻不同生长状态时的识别效果，利用C2 SVC对倒伏与正常水稻的生长状态进行识别时，倒伏水稻没有被错分为正常，反之亦然，精度是100%。
3 结论
本研究中观测点的水稻倒伏都是着地倒，并没有其他倒伏角度的情况。另外，本研究中的的光谱测试只有地面测试，没有其他高光谱影像数据。所以，结果能否用于其他研究，还需验证。
参考文献
[1] 刘良云,王纪华,宋晓宇,等.小麦倒伏的光谱特征及遥感监测[J].遥感学报,2007,9:323-327.
[2] 刘占宇.水稻主要病虫害胁迫遥感监测研究[A].浙江大学博士学位论文[D].2008,6:79-86.
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