激光检测技术范文
时间：2023-03-30 16:59:56
导语：如何才能写好一篇激光检测技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公文云整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
激光超声的震动位移是在纳米级别，所以要检测到微弱的激光超声需要外差干涉系统有较高的灵敏度。为了提高测量精度对光路进行了改进，采用双光路外差干涉仪增强系统抗环境干扰能力，使用3聚焦透镜增强干涉仪的聚光能力，提高进入干涉仪的光通量，从而提高精度；在光电探测器前加滤光片，滤除杂散光，提高系统信噪比。通过高频超声实验验证，该系统的位移分辨率能达到0.1nm。
关键词：
纳米位移；外差干涉；激光超声；聚焦
对于激光超声位移的检测，目前多用光学方法检测［1］。最常用的方法是外差干涉法，它最显著的特点是利用载波技术，将被测物理量的信息转换成调频或者调相信号，具有抗干扰能力强、测量速度快、信噪比高、易于实现高分辨率测量等特点，得到了很大的发展，用于微小振动的测量有独特的优势。随着超精密检测技术的发展，对激光外差干涉仪的测量精度提出了更高的要求［2］。实验研究表明外差系统的实用性主要受其稳定性和环境噪声的影响。探测系统的通光量对探测灵敏度影响也非常大。此外，频移装置的频率漂移将引起干涉信号的不稳定，杂散光会导致光路噪声大，降低系统的信噪比，影响干涉效率［3］。本文旨在对传统外差干涉微振动测量光路进行改进，提高系统的测量精度。
1激光外差干涉系统微位移检测原理
外差干涉光路系统如图1所示，激光器发出激光进入声光调制器产生移频，频差为80MHz。从声光调制器出来的1级光和0级光经过PBS（PolarizationBeamSplitter）偏振分光棱镜后又分为两束光，经BS1和R1干涉后进入光电探测器作为参考信号，另一路经M1、M2、BS2、R2干涉后进入光电探测器做为探测光［4］。M1和M2是三角棱镜，R1和R2是反射镜。
2影响系统测量精度的因素及改进方法
（1）外差干涉系统对表面位移非常敏感所以很适合测量只有几十纳米的超声位移，但同时对外界环境的干扰也十分敏感，外部环境震动会对干涉信号产生相位误差，用电信号做参考信号进行解调会影响测量精度，基于上述原因采用双光路［7］干涉可以减弱环境干扰带来的误差。（2）外差探测系统中，两束光在光电探测器的光敏面上发生干涉，对干涉信噪比影响最大的是相位匹配［8］，当被测目标处于近场，信号光束和本振光束都不能近似的看作平面波。近场高斯波函数以及外差探测理论得系统外差效率。Us和Ul是两束光的复振幅，是它们的相位差，A是光电探测器的光敏面，积分在光敏面上。由以上公式可得外差效率会随着探测器光敏面的面积逐渐增大最后稳定在一个值。在探测光路中加入聚焦透镜，缩小从铝板反射回来的光斑，可以增大干涉效率。（3）被测铝板在抛光的情况下也会产生散射光斑，只有当光束聚焦在物体表面上成为一个衍射受限点，仅探测一个光斑时，才能得到最好的探测条件［10-11］。利用聚焦透镜能收集大光斑来获得高灵敏度，聚焦后的光束有更高的转化效率，能收集到更多的超声信号。还能增大进入干涉仪的通光量，使光电探测器光敏面接受的信号更强更集中，两束光能更好的准直干涉［12］。这个改进使得灵敏度显著增强。（4）在光电探测器前加滤光片，只能通过632.8nm的激光，有效滤除杂散光，提高系统信噪比。（5）为了避免声光调制器0级光和1级光的混叠，采用专用的不加外部信号的声光移频器驱动源，提供更稳定的驱动信号。
3实验结果与分析
光路调试到最佳状态时两路光的干涉信号分别达到552mv和736mv，如图2所示。结果用MATLAB基于反正切运算的相位生成载波解调方法解调出位移信号。为了检验干涉系统的效果首先用压电陶瓷模拟微震动进行实验仿真如图3~图4。模拟震动的频率为5kHz，100mV，实验表明解调后的探测主频为5kHz，噪声频率与主频相差很大，很大程度上降低了噪声干扰。图5用脉冲激光器作激励源，激励被测样品（铝板）产生超声信号。激励激光器的波长1064nm，激光脉冲能量150mJ，脉冲宽度为8ns。图6为改进前的探测信号。改进前后超声探测的对比图5~图6所示用MATLABb解调出位移信号，从图中可以看出有3处时间间隔基本相同的明显回波，是由于超声波遇到样品内部缺陷后反射回来作用于探测点，由于多普勒效应产生频移，通过程序解调得到位移信号。超声信号的频率是2.5MHz，改进光路以前探测结果噪声信号幅度在0.2V左右，信噪比为7.5，新型双光路探测结果中噪声幅度小于0.04V，信噪比125，干扰震荡时间比以前小很多。实验结果表明新型双光路外差干涉检测系统的信噪比提高了16.7倍。
4总结
篇2
（中原工学院信息商务学院，河南南阳451191）
【摘要】光电检测这门技术在当前的经济发展形势下，已经被广泛应用于精密制造以及高科技武器等行业中。经过详细的调查和研究一种基于单片机技术的激光检测方法。主要是利用单片机进行激光脉冲信号的调制以及控制发射,在此基础上，结合单片机与光电检测的相关技术设计了检测电路，从而实现利用激光传载信号，进行多路控制的方法与途径。
关键词 光电检测；单片机；脉冲信号；多路控制
简单地讲，单片机是微型计算机应用技术的一个重要分支，在工业检测、自动检测、智能仪器仪表、信息处理、光机电设备、家电等电子设备中得到广泛应用从而单片机技术迅速发展到各行各业。在20世纪60年代末，随着光学技术、微电子技术、激光技术、材料技术、半导体技术的迅速发展，在此基础上大范围地推动了光电技术的发展，使得光电技术得到人们的广泛关注以及认可。特别是在军事中得到了很好的应用，举个例子来说，反激光制导武器系统、激光雷达这两者都利用到了光电技术。与此同时，在一些特殊的工业行业中，举个例子来说，在零件检查、精密制造、精密测量、光纤通信等生产技术中，都在光电技术的运用中有很大程度上的依赖。并且因为光电技术的应用而让他们的工作效率大大的提高。但是，目前的光电技术在现如今的发展形势下还属于比较前沿的技术，现存的一些光电产品由于原理非常复杂以及对生产加工技术的要求非常严格，所以光电技术的造价一直以来都比较高，不能被普通消费水平的用户所受。所以，本文主要利用单片机结合光电技术从而进行开发并设计了这一光电控制系统[1]。以求让更多的人能感受到光电技术的好处所在。
1基本原理
光电控制系统的基本原理是利用光电检测技术与单片机技术两者相结合的情况下来应用。
该系统利用了单片机对电源的控制，从而形成了一串有序的电源脉冲（键入了用户的基本信息），利用这一串有序的电源脉冲来控制半导体激光器，从而发射出一串载有用户信息的激光脉冲波（信号波）。在光电系统的检测下，再将信号波转化为电脉冲波（此时的电脉冲波的信号微弱而且受到外部因素的干扰，所以此时的信号不可以直接应用）。再通过前置放大电路对电脉冲波进行放大和除噪音的处理，此时的信号便可以通过单片机的驱动来使用并进行译码和判别处理，通过这些处理，单片机能够生成信号并以此来启动控制设备。
2关键技术
2.1激光调制技术以及编码技术
激光调制的一般概念是：激光是一种频率更高（1013~1015Hz）的电磁波，它具有很强的相干性，因而像以往电磁波（电视、收音机等）一样可以用来作为传递信息的载波，由激光“携带”的信息有：符号、图像、文字、语言等，在此基础上，通过一定的传输通道（光纤、大气等)送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息，这种将信息加载于激光的过程称之为激光调制技术[2]。举个例子来说，控制面板TD19C23具有性价比高、稳定性好等特点，并且在用途上使用广泛。其具体的编码过程是：首先在检测到一组二进制的编码时的情况下在单片机内设定，如果检测到“1”，通电为30μs，如果检测到“0”就断电为30μs，然后再进行循环执行，便会形成一周期脉冲。
2.2光电检测器件的选取
在现如今的发展形势下，光电检测技术中常用到的一些光电检测器件有光敏电池、CCD阵列、光敏电阻、PIN、光电三极管、光电二极管、光电倍增管、以及雪崩二极管等一些半导体器件。
其中光电二极管是最佳选择，它具有做好的长期稳定性，面积比较小，所以选择它作为此系统的光电检测器。不过在连接时要注意光电二极管在反偏状态时的检测情况
2.3检测电路的频率特征分析
如上图所示：当我们给定输入光照度时，在负载上取得最大功率输出时的条件是：足RL=Rb和g<<Gb。此时，uL=(RL/2)Se/(1+jkf)，时间常f=RLCj/2，上限频率fHC=1/2πf=1/πRLCj;同样可以得出，电流放大时希望得到最大输出电流，此时要求满足RL<<Rb?且g很小，uL=SeRL/(1+jkf)，时间常数f=RLCj，限频率fHC=1/2πRLCj;电压放大时，希望得到最大输出电压，则要求满足RRb(例如RL≥10Rb)且g<<Gb。此时，uL=SeRb/(1+jkf)，时间常数f=RbCj，上限频率fHC=1/2πRbCj。此处，Cj为光电二极管结电容，Rg为内阻，Se为光电流。RL?是前置放大电路的输入电阻。在设计中考虑到为从光电二极管中得到足够的信号功率和电压，RL和Rb不能太小。根据其微变等效电路可得RL和Rb过大又会引起高频截止，频率下降，降低了通频带宽度[3]。
2.4噪声处理以及前置放大电路的设计
噪声的处理以及前置放大电路的设计是光电检测电路中最关键的部分，因为在实际光电检测电路中有很多的噪声和外部的干扰，外部的干扰主要是随机的波动和光调制以及电路干扰、光路传输的介质的端流和入射的散光。这些外部的干扰可以通过去除杂散光转而选择偏振片或者稳定光源等方法来操作[4]。内部的干扰主要有光电检测电路中的部分半导体器件，也可以通过电容耦合的方法来得到解决。
3结束语
这个系统具有价格低廉、操作简单、系统稳定、原理简单等优点，能够让更多的用户认识到它的重要性。在智能化程度更高的要求方面，会有很大的前景发展。
参考文献
［1］王鸿磊,张雪松.基于信息传播算法的云存储系统架构研究[J].河北软件职业技术学院学报,2014(04).
［2］秦志春,陈西武,周彬,徐汉中,田桂蓉,杜其学,徐振相.小型点火器燃烧特性的光电子诊断[C]//新世纪新机遇新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）.2014.
［3］吴强,刘其奇,杨全胜,徐造林,王晓蔚.基于系统软件分析与设计的嵌入式系统实验[J].计算机教育,2015(04).
篇3
关键词：通信光缆 OTDR 单模光纤 参数设置
1、引言
目前，高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像，通信量较大，光纤通信具有其它通信传输方式无可比拟的通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点。因此，光纤通信方式被广泛应用于高速公路通信系统中，成为高速公路信息传输的主要手段。在工程验收阶段光缆布线系统的检测就成为必要步骤，不同的光纤检测技术也就应运而生了。本文重点介绍实际检测中反射损耗测试技术即OTDR技术。
2、反射损耗测试技术——光时域反射计OTDR 技术
反射损耗测试是光纤线路检修非常有效的手段。它应用光时域反射计OTDR (Optical Time Domain Reflectometer)来完成检测任务。OTDR是利用光脉冲在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的高科技、高精密的光电一体化仪表。基本原理就是利用导入光与反射光的时间差来测定距离，从而准确判定故障的位置。入射光脉冲在线路中传输时会在沿途产生瑞利散射光和菲涅尔反射光，大部分瑞利散射光将折射入包层后衰减，其中与光脉冲传播方向相反的背向瑞利散射光将会沿着光纤传输到线路的进光端口，经方向耦合分路射向光电探测器，光电探测器把被测光纤反射回的光信号转变成电信号，然后将反射回的信号与发送脉冲比较，计算出响应数据并在显示器上显示出相关曲线。
返回的有用信息由OTDR的探测器来测量，它们就作为被测光纤内不同位置上的时间或曲线片段。从发射信号到返回信号所用的时间和光在玻璃物质中的速度，就可以计算出距离d（单位：m），如式（1）所示：
光纤长度: （1）
再用入射光脉冲和反射光脉冲对应的功率电平和被测光纤的长度计算出衰减 （单位:dB/km），如式（2）所示：
（2）
2.1测试步骤
本文以JDSU公司生产的MTS 5000系列OTDR测试仪为例，阐述光纤测试的整个过程以及各参数的设置方法。
首先在通信机房的熔纤盘处，将一根单模尾纤垂直仪表测试插孔处插入，并将尾纤凸起U型部分与待测备纤的插口凹回U型部分充分连接，并适当拧固。然后开启OTDR，并对下列参数进行设置：
(1)测试波长选择：测试波长是指OTDR激光器发射的激光的波长，在长距离测试时，由于1310nm衰耗较大，激光器发出的激光脉冲在待测光纤的末端会变得很微弱，这样受噪声影响就比较大，形成的轨迹图就不理想，宜采用1550nm作为测试波长。
（2）脉冲宽度设置：选择测试激光的脉冲宽度，主要取决于被测光纤的长度，当需要测试长距离的光纤时，尽量选用较大脉宽；
（3）取样分辨率：采样分辨率是仪器所要求的两个连续采样点之间的最小距离。此参数很重要，它与脉冲宽度和距离范围的选择有很大关系，它定义了最终的距离精度以及OTDR故障查找的能力。因此，为了保持最佳分辨率，必须在取样期间取得更多采样点。
（4）探测时间选择：由于后向散射光信号极其微弱(大约每米100光子)，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，探测时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大，曲线也就越平滑，得到的可测距离也就越长。
（5）光纤参数的设置：包括折射率n和后向散射系数h的设置。折射率就是待测光纤实际的折射率，折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射和回波损耗的测量结果。因此折射率如果选择不准，将会对测试长度有很大影响。
（6）曲线存储：OTDR的操作功能与计算机操作功能相似，都有存储功能，将OTDR测试的曲线存储，以便将来查找分析。
3、结语
光时域反射仪OTDR在光纤通信中起着至关重要的作用，是进行光缆故障定位的一种快速手段，也是高速公路交工验收检测通信系统必不可少的工具。它采用背向散射技术能较准确地测试光纤的各种参数，但是操作人员如果对仪器参数设置不当或不注意仪器的保管而引起误差，都会影响光纤测试的精度。本文根据在高速公路交工验收检测过程中的实际操作，用OTDR测得的光纤中的所有参数，反映被测光纤的长度和总损耗及沿途损耗状态，计算平均衰耗是否小于等于0.39dB／Km，从而评价光纤线路是否合格。随着科学技术的发展，高效率、高精度的测试技巧有待于进一步研究，OTDR进行光纤参数自动测试的技术也会趋于精确可靠，快速简便。
参考文献：
[1]田国栋.光纤通信技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2008.
篇4
0引言
化学耗氧量（ChemicalOxygenDemand，COD）是指在一定条件下用强氧化剂处理水样时所消耗氧化剂的量，以氧含量（mg•L－1）来表示．它可以反映水体受有机物的污染程度，是衡量水质的重要指标之一．水体中COD的测定方法有化学法、紫外吸收法、荧光法以及臭氧氧化法等［1－4］．目前环保领域COD的测量主要是采用化学法中的高锰酸盐指数法和重铬酸钾回流法．水体中COD的测定受诸多因素的影响，如加入的氧化剂种类、浓度、反应液的pH值、反应温度、时间以及催化剂的种类和用量等［5］．目前采用的高锰酸盐指数法和重铬酸钾回流法，分析周期长，能源浪费大，受回流设备的限制不能进行大批量分析，且会产生严重的贵金属银盐及汞盐污染．近年来利用光学法进行水质监测已成为国际的研究热点［6－10］．与传统方法相比，光学监测技术具有操作简便、不需要消耗试剂、重复性好、测量准确度高和检测快速的优点［11－15］，非常适合对环境水样的快速在线监测．本文基于紫外光谱法的COD测量技术，设计了一种全光谱分析的水质COD在线监测系统，利用最小二乘法建立了计算模型，并进行模型参量反演．针对现实水样的复杂性，在实验室内配制模拟水样进行测量，并与相关仪器测量结果进行了对比．实验结果表明．该方法无需消耗任何试剂，测量准确度高、重复性好，可以应用于复杂水质的COD在线监测．
1测量原理与实验系统
从20世纪60年代起，国外就开始了紫外吸收光谱法测量COD的研究，其发展经历了单波长法、双波长法、多波长法、全光谱法的发展历程．单／双波长光度计的结构简单，只适用于成分单一的水质COD的测定．而实际水样COD的测定会受到多种因素的干扰，且水体中有机物组分不同，最大吸收峰也并非都在254nm处（如图1，图中1～6分别表示苯胺、苯酚、丙酮、腐植酸、邻苯二甲酸茎钾和水杨酸）．因此，只用254nm来捕捉全部有机物是非常困难的．全光谱法COD测量的理论基础：大多数有机物在200～400nm紫外波段都有吸收，通过测定水中有机物在紫外波段的吸光度值，可以间接反应出水体中有机物的含量，从而广泛应用于水中有机物的定性、定量测定．整个测量系统的结构如图2．系统采用流通式进水方式，进水口通过进水泵控制水流速度，排水口通过电磁阀控制排水；光源采用光纤灯（贺利士氘－钨灯，型号：DTM6－10），波长范围覆盖200～1100nm波段；光源通过光纤耦合到样品池，样品池两端设计为标准的SMA905接口，为了保证入射光、透射光的传输效率，在样品池两端增加透镜组；光谱检测设备采用微型光谱仪作为检测终端（OceanOpticsUSB4000），负责光谱信号的采集；控制单元是测量系统的核心，负责光源控制、进水泵控制、电磁阀排水、光谱信号采集与处理．
2基于全光谱分析的COD计算方法
2．1实验数据选择配制了5种不同COD的邻苯二甲酸氢钾溶液．图3为其吸光度光谱图，测量波长范围为200～750nm．从图中可以看出，5种浓度的溶液在400750nm的波段内基本没有吸收，结合图1中6种有机物在此波段内也基本不产生吸收，所以本文选取了200～400nm波段范围内的数据用来进行系统模型的建立．
2．2系统模型建立数据的处理流程如图4，其中计算模型的流程如图4（a）．光谱值通过实验获取．采集的原始光谱一般会有噪音，通过小波滤波的方法对光谱进行预处理，滤除环境杂散光带来的扰动．光谱经过滤波预处理后，进行吸光度计算，计算公式依据朗伯－比尔定律A＝－lg（I／Io）（1）式中，A表示吸光度，I表示透射光强度，Io表示入射光强度．根据吸光度的计算结果，选取特征波长处吸光度用于模型计算．参量反演数学模型：将200～400nm波长段的吸收光谱分成n个区间，建立吸光度系数a与浓度c的方程．取n个区间的中心波长作为特征波长，n即为特征波长的个数．将特征光谱映射为COD值的特征向量，可以建立如下方程那么式（3）可以记为ax＝c．其中，a为吸光度，x为传递系数，c为COD值．吸光度a可以通过实验的方法计算得到，COD为待测量．这样对传递系数x的求解可以转换为通过m个方程解n个未知数的问题．利用最小二乘法对方程组进行多元线性回归，就可以得到相应传递系数．在本文的实际应用中，n取值20，m取值30．
3结果与讨论
3．1精密度及检出限实验精密度的测定：取20mg•L－1的邻苯二甲酸氢钾标准溶液连续测定11次，相对标准偏差为2．93％，精密度良好．检出限的测定：平行测定质量浓度为1．0mg•L－1的邻苯二甲酸氢钾标准溶液7次，据式（4）计算最小检出限ρMDL＝S＊t（n－1，0．90）（4）式中S为标准偏差，t（n－1，0．90）表示置信度为90％、自由度为n－1时的统计量t值，本实验中t（6，0．90）＝1．94．计算得本法的检出限为0．0985mg•L－1．
3．2模拟水样的测定人工配制21种模拟水样，利用本文所建立的监测系统进行COD的测定，并与实验室测量数据进行了对比，实验室方法采用S：：CAN（lyserII）测量仪进行COD的测定．图5为本文建立的最小二乘法拟合模型计算得到数据与实验室测量数据的对比．其中，点线表示实验室实测数据，实线表示利用模型拟合得到的数据．为了验证两者的线性关系，对模型计算结果与实验室测量结果进行了线性拟合（见图6），满足线性关系：y＝－0．32005＋1．00046x，r2＝0．99818．从拟合结果来看，本文所建立的模型计算结果与实验室测量结果存在良好的相关性，可以满足测量的实际需求．为了进一步分析本系统计算结果的准确度，表1给出了本测量系统测得的20个模拟水样的COD与实验室测量值的误差比较．结果表明，本测量系统的最大误差在2％左右，其测量结果能够较好地与实验室测量数据吻合，可以满足现场监测的需求．
篇5
1 皮肤光老化检测方法
1.1光数值等级：1992年，Griffiths等[4]以光数值等级对数个光老化皮肤参数进行测量。他们选择了不同阶段光老化患者的典型照片，用递增的9个阶段标准来评价不同的参数（0为无，8为最严重）。这些参数为细纹、粗皱纹、色斑和脸色发黄的程度，临床证明基于典型照片的光数值等级优于书面描述。光数值等级方法简单易行，有一定可重复性，可用于门诊治疗中，由有经验的医师和患者共同进行治疗前后面部改善情况的评价。
1.2 检测皮肤表面特性：皮肤光老化的一个显著特征就是皮肤表面光滑度下降，粗糙度增加。目前国际上一个常用的方法是制作皮肤表面的硅胶复膜样品，待复膜硬化后可将其扫描至电脑或以激光轮廓测量技术进行测量。常规扫描方法有机械扫描法和光学扫描法，最近发展起来的透射测量法使用平行光照射非常薄的硅胶复膜样品。Lee等[5]采用这种薄的硅胶复膜样品分析皮肤粗糙度，复膜厚度为0.5mm，取下后放在光源和CCD摄像机之间，通过对其灰度的测量，可以得到不同年龄人群皮肤粗糙度的显著差异。这种方法测量的速度较快，但是很薄的复膜样品不容易制作。激光轮廓测量技术是根据光的放大和反射原理研制出来的，采用激光头扫描，精确测量复膜样品的三维坐标并转化为图像[6]。当然，这种方法耗时且价格昂贵，无法应用于常规皮肤检查。另外一种检测手段就是皮肤镜的使用，皮肤镜可以对活体皮肤直接无创性放大，观察皮肤表面精微形态，最新发展的利用偏振光原理制作的皮肤镜可以提供皮肤表面纹理、色素和血管的更多信息[7]。联合使用数字图像处理技术可作为一种常规色素治疗功效评价的定量测量工具。该技术起步较晚，需要特定的仪器和软件，目前国内应用较少。Takeshi等[8]研究了二次谐振的偏振光（SHG）显微镜在UVB暴露皮肤中胶原与皱纹之间的联系，SHG发出的光可以被真皮层中的胶原纤维产生倍频谐振，可以清晰地看到胶原纤维的分布以及与皮肤表面的距离，再通过计算机处理系统得出与皱纹之间的联系。
1.3检测皮肤内部特性：虽然皮肤活检可以很方便地提供光老化皮肤相关的结构改变，但这毕竟是一种有创方法，很多患者无法接受。越来越多的无创检测手段发展起来。
1.3.1超声检测法：同其他以超声为基础的技术一样，用可以发射超声波的探头接触皮肤，通过超声波作用到表皮下从而测得表皮下结构[9]。随着技术的发展，高频率的超声换能器实现了对皮肤高分辨率的测试。Lee等[5]采用Dermascan C高频率超声测试仪对皮肤真皮层的距离和密度做出测量，由微处理器评价和可视化成为一个二维彩色图像[10]。实验结果显示皮肤真皮层密度与皮肤表面粗糙度有强烈的正相关关系，这为我们提供了一种新的直接测量皮肤表面皱纹的方法。
1.3.2磁共振成像：磁共振成像（MRI）是一种广泛应用于身体各部位诊断的检测技术，尤其是皮肤深处的组织。由于无法获取高的空间分辨率，该方法在很长的一段时间内都不适用于皮肤。新发展的磁共振微成像（MRM）可以无创性地呈现出高分辨率的皮肤图像，并借助计算机分析系统获取皮下的3D结构，得到毛孔大小、表皮厚度和真皮结构改变[11]，可用于皮肤不同层次变化的评估。
1.3.3共聚焦显微镜：共聚焦显微镜（CLSM）是一种非创性、实时、动态扫描三维成像技术，可对活体的不同皮肤层面进行分析，被称为“皮肤CT”。共聚焦显微镜利用组织细胞不同聚焦面的发射系数不同，一层层对皮肤进行显像，空间分辨率达1μm[12]。超声检测和MRI检测更适合于观测真皮和皮下组织，而共聚焦显微镜在观测角质层、表皮和真皮层上更有优势。共聚焦显微镜是一种准确敏感，可以把年龄对皮肤的影响量化和特征化的工具。用这种技术对青年（18～25岁）和老年人（大于65岁）前臂内侧的皮肤检测，逐层分析表皮和真皮层，随年龄增长，角质层厚度无明显改变，颗粒层、基底细胞层厚度增加，真皮数目显著减少[13]。紫外线照射皮肤之后，在皮肤还未发生肉眼可见的变化时，共聚焦显微镜即可观测到黑素细胞体积增大，数量增多，当局部毛细血管血流增加被肾上腺素阻断后，可以减少色素沉着的发生[14]。共聚焦显微镜最大的优点是可以将皮肤受到外界刺激之后表皮和真皮的变化量化，这为临床和实验研究提供了统计依据。Christopher等[15]最近报道有一种新的手持共聚焦激光扫描显微镜MEMS （Lucid Vivascope 3000），可以直接测量一些较难的部位，拍到毛细血管情况并且提供更加高清的图片。
1.3.4光学相干断层扫描：光学相干断层扫描技术（OCT）是超声的光学模拟品，检测生物组织不同深度层面对入射弱相干光的不同反射信号，可得到活体组织表面2～3mm深的超微二维或三维结构图像，可用于无创检测活体表皮和真皮超微结构[16]，具有广阔的发展前景。高分辨率的OCT能检测到人体健康皮肤的表皮层、真皮层、附属器和血管。Welzel等[17]用各种外部刺激引导正常皮肤形态和功能的改变，并成功地应用OCT检测了角质层厚度的改变，黑素可轻微减少真皮中的信号强度，红斑和水肿可减少光衰减，表明不同的生理状况将影响皮肤的光学特性。
1.3.5多光子激光扫描成像：多光子吸收的历史可追溯到1931年，当时Meier做出了高光强度下多光子吸收会发生的理论预断。多光子激光扫描显微镜采用波长较长的红外激光，能量脉冲式激发，能量密度高，在生物组织中的穿透力更强，荧光激发只发生在焦点，定位准确，对活细胞损伤小，可以从细胞及分子水映真皮基质胶原情况[18]。Keiichi等[19]通过多光子激光扫描显微镜摄取志愿者脸颊部皮肤图像，可以深入到皮肤表面110μm的深度，分析发现SHG和SAAID与年龄线性相关，并且准确反映真皮胶原层和皮肤弹性，可以认为SHG和SAAID指数可以作为评价皮肤老化的有效客观指标。多光子激光扫描显微镜弥补了共聚焦显微镜易产生光漂白和光毒性的不足。各种无创性检测方法的优缺点见表1。
1.4皮肤机械性能检测：皮肤弹性无创性评价把皮肤弹性的研究加以量化，使皮肤弹性的评价有了客观标准。目前的测量方法主要分为三类：①弹性切力波测量法：如DensiScore，该仪器通过接触皮肤，按压双臂水平施加同等压力，在青年人的皮肤，水平压力可以产生细小的皱褶，而皱褶的数目和宽度随着年龄而增长。这为测量年龄相关的皮肤机械性能下降提供了直接的检测技术。与DensiScore不同的是，Extensometer[20]采用伸拉的方法测量，传感器记录皮肤可被牵拉的伸展度，此方法耗时较短，使用起来比较方便；②扭力法：早在1989年Escoffier等[21]开始应用twistometer研究年龄对皮肤生物特性的影响，该仪器可以轻柔地拧转皮肤，通过不断施加特定时间间隔的转力，研究者可以测量皮肤的变形程度，以及变形恢复到基线状态所需要的时间。研究者可据此计算皮肤的伸展性、粘性和还原性。优点是较适合对皮肤硬度做评价，但对其他弹性参数无法独立评价；③吸力法：代表是CK公司的Cutometer[22]系列，这种方法目前应用最广泛。从最早的SEM474到SEM575、MPA580，都是基于吸力和拉伸原理设计。在被测试皮肤表面产生一个负压将皮肤吸进一个特定的测试探头内，皮肤被吸进测试探头的深度通过一个非接触式光学测试系统测得，得到一条皮肤被拉伸的长度和时间的关系曲线，通过此曲线得到的弹性参数代表皮肤弹性特征。该方法测试程序迅速简便，采用的参数不受皮肤厚度的影响，是研究皮肤老化的较好指标。缺点是测试部位较局限，并且不能测量较硬皮肤的粘弹性和评价皮肤的各向异性。
1.5皮肤水分的检测：皮肤屏障功能在很大程度上依赖于角质层的水分和脂质成分[23]。皮肤水分的非创伤性检测用于在保证皮肤不受任何损伤的情况下，测量出人体皮肤的水分比值。主要采用电容原理，即根据水和其他物质的介电常数的差别进行皮肤含水量的测定。较常见的有corneometer测试仪，通过测定角质层对电流的抵抗力，检测皮肤电特性[24]，可提供直观、可信的角质层水分检测方法。另外，还可以使用Evaporimeter湿度计检测经表皮失水率，检测在一定时间内水蒸气丢失量[25]。
1.6皮肤脂质产物检测：皮肤表面的脂质可以通过显微镜观测，也可以采用更加方便的方法，比如Lipometer、Sebumeter或Sebutape进行检测，后者是一种可以吸收油脂的卷带[26]，这种卷带是不透明的薄膜，当接触皮肤油脂后变为透明，然后放入脂质仪中通过记录透明区域的大小和数量检测脂质产量和皮脂腺活跃度。
2 展望
纵观皮肤光老化的无创性测量方法，老方法得到不断研究扩展，新方法不断开发和引进，如何制定出一套系统客观有效的评价标准成为一个值得思索的问题。随着数码技术的发展，从主观目测发展到客观的计算机数字化处理体系的应用，以及多种技术和方法的联合应用。最终目的均在于使得检测更为简便、精确和科学，从而为光老化皮肤的诊断和治疗提供科学依据。但必须意识到各种方法均有其优点和局限性，应根据实际需要选择，特别是在精确性、实际可操作性方面，如临床治疗效果评估要求快速方便，可借助于皮肤镜、数码照片、评分表等。而对精确性要求较高的科研工作，可借助昂贵的大型仪器，如共聚焦显微镜、多光子激光扫描显微镜和光学相干断层扫描技术等。
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篇6
【关键词】光纤光栅；Bragg原理；在线检测；切削力
0 引言
随着光纤光栅制造技术的进步和性能的改善，光纤光栅传感器在传感器领域中会处于越来越重要的地位。传统的 “干涉型”光纤传感器缺点日益明显，而以光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating， FBG）为主的光纤光栅传感器最主要的优点是传感信号为波长调制以及复用能力强，避免了干涉型光纤传感器相位测量模糊不清等问题。光纤布拉格光栅感测技术满足了抗电磁干扰强、可靠性高、易于实现数字通讯方面的测试要求，在切削系统测试数据的自动化管理等方面有广阔的应用前景。
本文首先对基于Bragg原理的光纤光的理论和工作原理作了具体的介绍；然后从技术路线方面分析了在线切削测量主要环节的技术核心；最后对切削力指数公式进行了曲线拟合，得出均方差值，验证了测量重复性；光纤光栅在线检测方法为切削力的精确测量提供了保障，在现代化机加工领域起着重大的作用。
1 基本理论
2 测量原理
光源将某个特定波长的光传输到光纤中，例如，波长的范围在1310nm～1390nm。刻写在光纤内部的布拉格光栅反射该特定波长的光，这部分的光被传输到解调仪中，而另一部分没有被布拉格光栅反射的光到达了光纤的另一端。当光纤Bragg光栅的某一部分受到切削力时，切削力会改变布拉格光栅反射的光的波长，有效折射率neff和光栅平面的周期间隔？撰会受到应力及温度T的影响，引起反射光波长的偏移，波长由λB增加到λ'B。从式（6）可以看出光栅对应变和温度的影响是不一样的。实际应用时，测力装置粘贴FBG位置远离刀尖，几乎不受切削热影响，因此认为FBG的温度不变化，波长的偏移量λB只受切削刀具应变改变的影响，则光纤光栅反射波长的偏移可用式（7）表示。如图1所示为光纤Bragg光栅感测原理图。
3 系统设计与技术分析
通过建立并标定光纤Bragg光栅的应变响应与切削力产生的应变的关系，由Bragg波长的变化测量出应力的变化。光纤布拉格光栅感测系统由光源、FBG、光学变换、光电探测、解调滤波器、PC机、网口和显示输出装置组成，光纤光栅解调最直接的方法是利用虚拟光谱仪。系统的基本构成如图2所示。
加工过程中产生的切削力通过刀杆传递给测力装置内嵌的弹性元件，弹性元件表面粘贴的FBG采集应变量信息，刀具切削引起的应变ε作用于光栅上。同时，光源将光入射到光纤中，由于纤芯折射率周期性变化，使光纤中向前和向后传输的电磁波耦合。光栅周期？撰发生变化，这样就改变了中心布拉格波长λB的大小。布拉格的中心波长λB光谱峰值的移动通过光谱仪中的成像反光镜成像在阵列接收器的接收面上，形成光谱谱面。让整个光谱中任一个微小谱带照射到光电探测器的像元上，探测器将移相后的光信号转换成电信号。然后经过解调滤波，由PC机进行数据处理和分析，最后显示器显示输出或者通过网口实现远传，就可以直接在计算机上确定应力σ的数值。
4.2 测力系统重复性分析
为了验证相同切削用量条件下测量结果的可重复性，试验中主轴转速取200r/min，刀具进给量0.13mm/r，切削深度为0.25mm进行动态切削实验。x、y、z三个方向加载后应变值的测量数据见表5。
5 结论
研究结果表明，Bragg光栅光纤切削力在线检测的测量结果的均方差值很小，测量精度高、可重复性好、分辨能力强。Bragg光栅调制技术创造性地将传感、在线检测、远传原有的技术有机组合，是一种新型的创新技术。接下来的工作将致力于光纤光栅的温度补偿领域，从而使这种先进的技术能够更有效、广泛的应用于高温机加工等工作温度环境十分恶劣的条件。
【参考文献】
[1]刘兆妍，雷振山.应用光纤光栅和虚拟仪器的切削力测量技术[J].工具技术，2005，39（10）：3.
篇7
【关键词】短波广播信号；监测技术；特征
引言
短波广播在具体应用过程中能够实现远距离信息传输，因此应用十分广泛。但是，从短波广播的实际应用情况来看，会受到外界因素的干扰，在信号传输过程中经常会出现不稳定和失真情况，从而导致信号质量下降，影响信号的传递。由此可见，做好短波广播信号特征与监测技术分析意义重大。
1.短波广播信号特征
短波广播信号与其一般广播信号相比有着许多不同之处，广播短波信号的性质直接决定了其具有许多特征。短波广播信号发射形式为A3E，AM是使其调制方式，宽带处于3-9kHz之间。短波广播信号传播过程中，信号强度的改变会引起电平信号的转变，并且信号普遍集中在特定广播频段之内。但是，其中也会存在一些非法电台的信号。由于广播大宽带信号具有较强的特殊性，短波广播与调频立体声之间的音质差异巨大。但是，短波广播具有悠久的发展历史，在世界任意一个国家都能够实现传输。此外，从而短波广播信号接收结构来看，可以在室外和室内使用，并且也能够在一些交通工具中使用。例如，可以在火车、汽车等结构中使用。综上所述，短波广播具有较多特征，并且每一项特征都十分明显。从目前广播的实际发展情况来看，短波广播在广播中所占的比例最高。相关部门的调查结果显示，短波广播具有其它类型广播所不具有的优势和特征。
2.监测短波广播信号技术
2.1通过设备监测广播电台频率
利用设备对短波广播频率进行监测是一种比较常见的方式。在利用仪器对广播进行监测时，需要做好相应的设置工作。首先，将步长设置为1MHz,在白天将门限电平设置在0dBuV，夜间则设置为5dBuV。在设定门限电平时，可依据实际情况进行适当调整，这主要是因为不同阶段的背景下，广播信号强度以及广播内容之间都存在较为明显的差异。其次，将AM设置为设备调解方式，持续20秒。利用这种方式搜索短广播信号十分有效，如搜索过程中发现超出电平的信号，则会在该频道暂留20秒。通过该方式可以区分收听到的广播信号，可以很好的分析广播信号频率，并对分析后的内容进行记录。
2.2数据库对比确认发射源
目前，短波信号在全球范围内都得到了广泛应用，因此国际电联制作了合法的专业电频数据库。在寻找短波发射源位置过程中，对于短波发射源位置的确定可以通过国际频率对比方式进行。但是，需要注意的是国际短波广播中经常会应用不同的语言，这使监测人员的工作变得更加困难。在这情况下，工作人员在对数据库中的资料进行对比时，确定了广播信号的发射源后，还需要通过合理的方式收集一段播音，然后利用网络分别播音语言，最后利用大量的资料判断发射源。
2.3联合侧向定位技术在短波广播信号监测中的应用
该技术的应用需要2个监测站的支持，并且2个监测站在地理位置上不能处于平行。在具体监测过程中，需要充分利用短波广播宽带宽、电平强、场强大等诸多特点。在监测信号时，要判断监测信号一致与否，同时在该过程中需要通过对比频谱特征集信号就参数特征确定信号种类，并排除监测站收到的其它信号，利用侧向系统音频传输功能整理与分析监测信号中的内容。如果通过最终的监测，确定该信号来自同一电台，那就可以测量示向度，对信号发射源进行确定，寻找到信号的发射位置。若2个（或2个以上）监测站在运行过程中，只有一个可以监测到短波信号，那么在实际操作过程中，要应用单站定位功能对发射信号源进行检查。若监测站没有单站定位能力，在操作过程中则需要加派两辆监测车与固定基站进行配合，追踪信号，并对信号进行定位。在定位信号时，需要注意保持监测车与固定站之间的距离，对于两者之间距离的动态测量与修正可以通过两者之间的夹角完成，在整个过程中寻找最大夹角距，找到最佳距离。该项技术对确定固定短波来源的监测效果十分显著，但是需要注意的是，对于突发短波信号的处理，该技术的作用效果并不理想。
2.4利用分析法确定短波发射源的具置
分析法主要是对整点呼号方式和语言进行动态监测，在利用分析法对短波广播信号进行监测过程中，监测人员的语言水平必须能够达到工作要求。这主要因为，短波信号涉及到的语言种类相对较多，因此操作人员需要能够准确分辨不同种类的语音，掌握世界各个地区的语音类型，在分析信号中能够快速甄别播报语言的类型，找到问题出现的源头。例如，亚洲区域具有较多的语言类型，除了日语、韩语、印尼语等多个国家的语言外，还有岭南语、广东话等不同类型的语言，因此监测员要想准确判断广播信号发射源所处的位置，就必须掌握大量的语言知识。以整点呼号方式为基础，对广播信号进行分析，整点呼号指的是发射源所具有的一种特殊性的标志，在分析广播信号过程中可以结合这一特特征完成对信号源地及区域的判断。利用分析法能够更加直观判断广播信息，但是该技术在应用过程中存在的一个较大的困难，就是工作人员需要掌握大量的语言知识，而从实际情况来看，这种掌握大量语言知识的人才比较短缺，因此，该方法大范围推广难以实现，但是这无法否定语言分析法在短波广播信号监测的优秀性。
3.结束语
综上所述，短波广播是广播发展过程中不可获取的一个组成部分，对其进行合理应用，可以大幅度提高广播质量及广播效果。因此，相关工作人员需要对短波广播有一个更加清楚的认识，全面掌握短波广播特征，并且通过合理的监测技术对短波广播信号进行监测，确保短波广播传输质量能够达到标准要求，从而为促进广播行业的发展提供支持。
【参考文献】
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篇8
关键词：广播； 信号； 监测； 技术
随着我国广播事业的不断发展和进步，我国的电视、广播节目总体数量呈现出不断增长的趋势。在这种大背景下，通过现金的方式方法对广播电视内容进行有效的监督和管理，就显得尤为重要，正是这种需求的存在，导致了行业内部的监播系统的产生。现阶段，在我国全国范围内，共计2000多个广播电视机构，根据实际的监督管理需要，各地成立了数量众多的广电部门来对日常的播放行为进行监督和管理。而如何针对我国当前阶段社会发展的实际需求，对我国国内为数众多的广播电视机构进行监督和管理，也就成为我国各地广电部门工作中的重点内容，为了更好的了解广播电视信号监测技术，笔者从广播电视监视系统的功能和工作原理，系统的工作流程、设备结构及技术难题进行详细探讨。
2 广播电视监播系统的功能和工作原理
作为一套复杂而完整的监督系统，广播电视监播系统能够根据事先设置的指令，对广播电视播出的内容进行有效的监督和管理，为事后的查询和管理提供必要的数据支持。利用这套系统，能够对播出节目中的内容、广告、时长等要素进行监督和控制，尤其是能够针对事先设定的特殊词汇进行有效的监管，更是规范了我国当前的广播电视行业，为我国的社会主义精神文明的建设提供了必要的支持。其工作目的主要包括如下几个方面。(1)提取关键词，或者根据预先设定的特殊图像来对播出内容进行有效的监督和管理；(2)根据预先设定要求，对相关内容进行特殊记录和信息提取；(3)对播出的非法信号进行有效的识别和切换；(4)从监测的最终结果出发，自动生成节目播放串单。实际上，在这一系统中，如何实现对所监督的播放内容进行有效的监测才是系统的设计难点。该系统的主要功能在于根据预先设定的程序要求，对广播电视播出的内容进行识别和控制，从而能够保证播出内容符合我国的根本利益，这就要求从播出内容的共性出发，有针对性的对其进行监督和管理。一般来说，在我国当前的社会主义市场经济体系下的广播和电视台，在当前阶段所播放的节目中，以下几点特点值得我们给予特别关注：首先，同一广告的播出，在短时间内具有非常明显的连续性和重复性，在一定的时间内进行连续的疲劳轰炸。其次，广告播放过程中具有非常明显的矢量差异性。
在该系统中，实际上就是根据预先设定的揭幕的原始音频信息提取随时间变化的语音特征序列，实现对广播电视的播出内容进行实时测和识别。这一过程中，重点内容就是矢量提取，从上世纪七八十年代出现以来，该技术在全球范围内得到了广泛的应用，而矢量量化问题更是成为当前对广播电视播放内容进行有效监控的重要前提。在实际检测过陈各种，如果检测出存在于矢量文件夹中相同或者相近的内容，那么就可以根据具体的要求来对这部分内容进行更为细致的监测，通过实践算法和其他数学算法的应用来具体的出现次数和首次出现时间、最后出现时间。
3 系统的工作流程、设备结构及技术难题
我国当前的光电节目监播系统的主要工作流程一般都是先从多路广播电视中的信号采集，将一般的广播电视信号转化成为 MPEG- 4或者其他能够被系统识别的格式文件，然后通过矢量计算，对信号的矢量特征进行提取，形成能够被系统识别的矢量文件夹，在此之后，利用控制识别算法，对这一文件夹中的内容进行计算，形成一定格式的数据录入相关数据库中，最终通过对这些数据的调用和查询，形成监控信息，通过显示设备形成具体的统计图表，送交专人处理，实际上，完成这一目标，一般来说有磁盘列阵、多路电视信号转播器以及必要的矢量处理板卡等。这些设备对系统功能的最终实现具有非常重要的显示意义，一定程度上其工作效果决定了系统的最终性能和整体的稳定性。
在该系统中，识别引擎设计对于系统的整体性能的发挥具有非常重要的现实意义，但是下面几点问题在系统开发过程中，对于系统性能的影响是直接影响，需要我们给予足够的重视。(1)识别准确度。通常来说， 识别准确度不高于20%，那么对于系统来说，是无法实现识别的，但是识别准确度过高，所带来的巨大计算量，对于计算机来说同样是难以承受的。(2)计算能力。Dsp系统的广泛应用，就是由于传统意义上的计算机设备对于如此巨大的数据流和计算量无法进行有效的处理。(3)处理速度。一般情况下，每套系统基本上都要针对十套以上的电视台节目，这样就形成了对硬件系统更高的要求。
当前阶段，由于西方资本主义国家在政治经济等方面发展普遍较好，而且广播电视事业的发展时间也远远长于我国，所以其监播系统的发展同样走在了我国的前面，尤其是其种类繁多、系统性能多样的特点，更是对市场形成了一定的垄断。而我国当前的广电事业的发展同样取得了前所未有的成就，节目频道以及接受群体的快速增加，导致监播系统的市场需求量不断攀升。
4 国内外同类产品的比较及发展前景
应该看到，虽然我国广电事业发展相对落后，监播系统的开发水平同样低于国际先进水平，但是由于我国政府对这一问题给予了足够的重视，同时我国的技术起点相对较高，所以在很多方面也走在了世界的前面，尤其是系统的整体性能，更是达到了国际平均水平。
实现对广播电视播出节目的有效监控，是所有监播系统的最终设计目标，而对于这一目标实现程度的评价方式，一般主要有主观评价和指标评价两种。目前我国国内所采用的评价方式，基本上都是采用主观评价方式，但是这种评价方式实际上对于节目的内涵的判定是非常不准确的，作为最为基础的判断部分，主观评价只有通过必要的定量分析之后，才能够保证其监督的准确性。但是在我国最初的广电事业的发展过程中，模拟体系没有数字化条件，而且主观评价相对于指标评价来说，更为方便快捷，所以被广泛应用于监播系统中。而在现阶段，指标评价体系的应用，配合人工主观评价模式，已经为我国的整体监播系统性能的提升提供了必 要的条件[3]，一定程度上为监播事业的劳动生产率的提升提供了条件。
5 结束语
相对于国外平均水平来说，我国当前的广播电视信号检测技术在很大程度上来说还处于初级阶段，这一问题存在的原因是多方面的，不仅仅由于我国当前的广播电视各个部分的技术的落后，同样还因为我国当前阶段的基本国情的影响。从我国当前的市场实际需求出发，我们急切的需求能够符合当前我国国家政策需求的先进的媒体监督提取技术，开发出具有自主知识产权的高性能的数字电视信号自动化监测监播系统，快速多通道巡回检测算法等技术的大量应用，必将为我国的广电事业的发展提供巨大的支持和帮助，而当前阶段的有线电视全网络( 前端播控及各级分配分支点) 的分布式监测系统的出现，更是代表了自动化监播系统发展的趋势。应该看到，随着我国国民经济水平的不断提升，自动化监管设备在未来一段时间内的市场发展空间将会是非常巨大的。
参考文献
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篇9
【关键词】近红外光谱分析技术;肉类产品;检测;鉴定;预测精度
一、检测肉类产品化学成分分析
传统的化学分析方法不适宜于再现即时检测，具有很大的破坏性，并且花费的时间长。但是肉的食用品质和营养品质受到肉品化学成分的影响很大，而为了评定肉品的品质，NER技术可以快速、无损测定原料肉和肉类制品中多种组分的含量。近些年看来，在肉品化学成分快速检测方面，近红外光谱技术取得很多进展，如：Cozzolino为了对51只羊身上不同部位的306块肌肉进行检测，运用了可见/近红外光谱，发现测定的结果与花足额分析测得的结果具有较好的相关性，得到水、蛋白质、肌内脂肪系数分别为0.76、0.83、0.73。而除了这三种主要组分外，肉的品质和营养价值受脂肪中脂肪酸的组成和含量的影响也挺大，如：Sierra为了预测牛肉中各种脂肪酸含量、饱和脂肪酸、支链脂肪酸、单一不饱和脂肪酸的系数，采用了NIR技术，得到相关系数分别为0.837、0.701、0.852。另外，在肉类微量元素含量的近红外光谱分析方面，Gonzalez-Martin为了检测Iberian鲜猪肉糜中的矿物质元素Fe、Zn、Ca、Na和K，利用近红外反射光谱得到了其相关系数分别为0.842、0.695、0.761、0.639、0.781。
另外，一些学者采用近红外反射仪构建了肉糜在线检测系统，表明了肉糜力度越小，其预测误差越小。由此可见近红外光谱技术对韩皮昂较少其他化学成分的检测精度不是特别理想，但是可以准确的测定肉中主要成分的含量，为了提高检测精度需要改善光谱参考方法，同时，对于完整肉片检测的时候，近红外光谱法能达到在线检测的要求，可增加扫描次数或扩大取样范围，并将肉切碎或绞碎均匀混合成肉糜状，检测精度要比整块肉样要高[1]。
二、应用于肉类产品感官评价的分析
肉色是肉品感官评定的重要指标。肉类的感官指标主要是肉品的颜色、文理、风味等，利用这些指标，近红外光谱技术与肉品其他物化性质的关联性可对其进行检测。如：Cozmlino采用修正的偏最小二乘分析法，利用可见光和NIR技术对肉的颜色、红度、黄度进行检测，得到了同品种猪肉L*和a*的验证相关系数较高。其次，肉类食用品质中重要的衡量指标还包括嫩度。如：Byrne等在750～1098nm的光谱范围内，采用成分分析法研究了牛肉背最长肌的嫩度、文理、风味与近红外光谱的相关性。而Shackelford等利用远红外光谱技术实现对牛肉畜体的质量评价和产量分级。再者，通过挥发性盐基氮这一指标来表示，利用近红外光谱可以快速评定肉品的新鲜度。如：Leroy为了评价猪肉的新鲜度，利用近红外光谱技术，在1200～1300nm波长建立了挥发性盐基氮预测模型。由此可见，由于肉类多不均匀，造成了研究肌肉部位受到限制，如果近红外光谱技术与机器视觉技术等方法进行融合的话，不但可以评定多种肉品指标，还可以提高肉品的感官评定精度。并且在一定程度上，可以提高在线检测效率和实际的经济效益。也就是说，近红外光谱技术快速检测肉类主要感官指标是可行性的[2]。
三、应用于肉类产品物理特性上的分析
肉品系水力式肌肉组织保持水分的能力。在对肉类物理特性的检测时，NIR技术主要包括pH系水力和剪切力等。在生产和运输的过程中，由于肉品系水力不良，会造成严重的质量损失。近些年来，在对生鲜肉系水力进行检测的时候，国内外利用金宏外光谱技术的结果并不理想。如：Hoving-Bolink在线检测时，利用近红外光谱发现对滴水损失的预测效果不佳。而Kapper在对132个猪肉样品进行红外光谱分析，得到滴水损失的相关系数为0.73。Prevolnik为了研究猪肉的滴水损失，利用近红外光谱技术，采用神经网络算法和偏最小二乘回归分别建模，预测的误差相近。另外，在对多种肉类pH进行检测时，廖义涛采集了猪肉肉块样本的可见/近红外光谱，研究了猪肉pH的可见/近红外光谱在线检测，同时测定pH，经一阶微分结合多元散射校正对光谱预处理后RMSEP为0.051，建模型的预测相关系数为0.905。由此可见，基于近红外光谱预测肉品滴水损失存在一定的局限性，但是近红外光谱分析技术更具有在线无损检测的实际应用价值，其他评价系水力的方法都存在破坏样品、样品准备复杂、耗时长等诸多原因。因此，近红外光谱技术对预测肉品滴水损失具有一定的显示意义。提高了近红外光谱法对肉品滴水损失的预测精度，防止了在因素对光谱获取的影响和改善参考方法。
四、对肉类品种的判断和安全鉴定
食品安全检测中，对原料肉明确来源是非常重要的。为了进一步实现肉类的品种判断和安全鉴定，近红外光谱技术可以对肉类的化学成分和含量的分析等为依据。如：McDevitt为了鉴别不同四样条件的鸡肉，采用近红外光谱技术结合经典化学分析方法，得到脂肪、蛋白质和灰分的相关系数为0.93、0.86、0.71，并且快速判别出养殖条件，发现养殖时间短的鸡肉含有更高的脂肪，还含有更低的蛋白质和灰分。Andres对232个羊羔肉样品分析获得NIR光谱曲线，并且进行了感官分析，得到的相关系数都小于0.40，但是近红外光谱技术具有快速辨别羊羔肉的感官特定，能够区分优良感官指标的肉品。一般情况下，化学方法鉴别真伪花费的时间较长，而近红外光谱技术可应用于原料肉品质的快速定性和鉴别分析，能快速对肉类掺假进行鉴别[3]。
五、总结
近红外光谱技术可以代替那些具有污染环境，危害健康的检测器工具或技术，是一种具有对大量肉样的化学组成进行检测的技术，并且还能对肉的物理性质和感官品质进行分析，对于更好地完善肉及肉制品行业的安全监控具有很大的现实意义。
参考文献
[1]赵松玮，彭彦昆，王伟，张海云，宋育霖，赵娟.基于近红外光谱的生鲜猪肉新鲜度实时评估[J].食品安全质量检测学报，2012（06）.
[2]廖宜涛，樊玉霞，伍学千，成芳.猪肉pH值的可见近红外光谱在线检测研究[J].光谱学与光谱分析，2010（03）.
[3]胡耀华，熊来怡，蒋国振，刘聪，郭康权，佐竹隆显.基于可见光和近红外光谱鲜猪肉蒸煮损失和嫩度检测的研究[J].光谱学与光谱分析，2010（11）.
课题：兵团科技支疆项目（NO.2014AB037）。
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篇10
这就是引力波。对于这种神秘现象的搜寻已经持续了一个世纪。这是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象，但是长久以来物理学家们一直在争论其是否的确真实存在。
1957年，物理学家们证明，如果引力波的确存在，那么它必定要携带能量并因此引发震荡。但同样显而易见的一点是，这些携带能量比太阳光高出100万倍的波所引发的震荡幅度将会比一个原子核直径还要小。
要想检测这样的波动，建造相应的探测装置似乎是一个不可能完成的任务。但就在1960年代，马里兰大学一名标新立异的物理学家约瑟夫・韦伯（Joseph Weber）开始尝试设计第一款这样的装置，并且在1969年宣布取得了成功！
这一消息引发一片兴奋和惊愕之情。如此巨大的能量如何能与我们对恒星和星系的理解相协调？于是，一股科学的淘金热诞生了。在两年内，全世界的顶尖实验室便研制出了10种新型探测设备。但实际进行检测的结果是一样的：什么都没有发现。
需要更好的设备
有些物理学家感到灰心，放弃了这一领域的研究。但在接下来的40多年里，有越来越多的物理学家们参与了进来，他们致力于研制灵敏度更高的探测设备。到了1980年代，全世界范围内的科学家们相互合作，致力于研制5台称作“低温谐振杆”的新型设备，其中一台名为“NIOBE”的探测器设在西澳大利亚大学。
这些探测器简单来说就是一些被冷却到接近绝对零度的金属棒。科学家们使用超导探测器，其精度比韦伯当年的检测水平高出100万倍。
1990年代的大部分时间这一探测系统一直都在运行。如果银河系内的两个黑洞发生碰撞，或是一个新的黑洞形成，这一探测系统都应该能够“听见”在宇宙中传来的轻微时空“涟漪”。但事实是，一片寂静。
但在研制和使用“低温谐振杆”系统的期间，科学家们也的确得到了一些经验和教训。他们加深了对量子论如何影响测量结果方面的理解，即便在吨一级的尺度上也是如此。这些探测器的研制迫使科学家们转向采用新的测量方法。如今这已经成为一个主流研究领域，称作“宏观量子力学”。
但检测的零结果并不意味着一切的终结，而是说明我们必须对宇宙开展进一步的研究。黑洞碰撞在某一个特定的星系中可能非常罕见，但如果你对数以百万计的星系进行监测，那么它就将成为一种普遍的现象。
激光束
现在，科学家们急需一种新的技术，能够大大提升检测系统的敏感度。到了2000年，这种技术终于出现了，这就是所谓“激光干涉技术”。
这项技术简单来说就是使用激光束来测量两块相距遥远的镜子之间的细微震动。而这两块镜子之间的距离越大，检测到的震动也会越大！而如果转而采用L型的镜子排布，则将可以让信号强度翻倍，并排除来自激光的噪音信号。
几个物理学家小组花费多年时间对这项技术进行研究，其中就包括一个来自澳大利亚国立大学的小组。激光测量可以在很大的空间尺度上进行，因此科学家们在美国、欧洲和日本建造了直径达到4公里的巨型探测器。
澳大利亚引力天文学委员会在该国珀斯以北建造了一个研究中心，作为未来在南半球开展引力波研究的探测器。世界需要这样做，因为只有这样做，科学家们才有可能采用三角测量法计算出信号源的位置。
最新的探测器
这一新的探测器方案包括两个阶段。由于该项目包含巨大的技术挑战，因此第一步的目标仅是验证激光技术的确可以在4公里的尺度下开展应用，但在此期间使用较低能级的激光束，这意味着其能够探测到任何信号的可能性仅有几个百分点。
这些大型探测器都被放置在世界上最大的真空系统之中，其使用的镜面必须要比望远镜水平的镜面还要光滑100倍，必须采取措施抵消地震波的影响，并且实验中使用的激光束必须是最为纯净的光束。
项目的第二阶段，研究人员将建造完成更大的镜面，使用强大得多的激光束，采用更加精确的震动控制技术。这套系统一旦建成，预计其高灵敏度将使其每年检测到20～40次中子星碰撞形成黑洞的事件。
在计划开展这两个阶段的研制工作期间，澳大利亚都受到美国方面的盛情邀请。澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）将承担系统中超高精度镜面的制造工作，这是整个系统的核心组件之一。
集思广益
澳大利亚方面在今年早些时候召开会议，商讨这项新的国家计划的议题。该计划的一部分是建造一座80米尺度激光研究设施，就相当于某种小型版的引力波探测装置。研究人员在这里开展涉及新型探测器的物理学实验，尤其着重于激光方面的研究。
这里的研究组已经发现了几种新的现象，其中包括激光的光子从声波的“颗粒”――声子上发生的反射。这一现象有着重要意义，因为它可以作为一种工具，让研究人员防止这一新型探测系统中存在的不稳定性。
光能也可以被制成“光柱”――回想一下《星球大战》中的光剑吧！这种装置可以捕捉更多的引力波能量，从而打开一扇通向未来新型引力波探测器研制可能性的大门。
发现的最后阶段
2006年，这套系统第一阶段的研制达到其灵敏度目标，并且和预期的一样，他们没有探测到任何信号。
按照计划，第二阶段的探测器建造将在明年开始。澳大利亚的研究组目前正在为此进行准备，因为这套新型探测器将完全改变现有的游戏规则。
历史上第一次，我们对可能的结果有了坚实的预期：我们知道信号应该具有的强度，我们也知道应该出现的信号数量。我们已不再需要苦苦等候罕见而难以预期的事件发生。
我们将得以首次对大范围的宇宙空间开展监视，我们也非常有信心，我们将能够“听见”遥远的宇宙深处发生的中子星合并事件，或是黑洞的诞生。
一旦这套系统完全建成，预计我们几乎将每周就能接收到一次信号。但究竟何时我们能够达到这一程度，目前还很难说，没人可以打包票。我们必须学习如何操控这套巨大而复杂的设备。
