被動式遙感FTIR技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展.pdf

1、遙感傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術(shù)，能夠遠(yuǎn)距離對多種污染物同時測定，克服了點采樣技術(shù)的不足，且檢測靈敏，信噪比高，是近些年來發(fā)展非常迅速的一種探測技術(shù)。本文從遙感FTIR技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理方面出發(fā)，進(jìn)行了以下研究： 1．被動式遙感FTIR測量時的儀器響應(yīng)函數(shù)校正 遙感FTIR優(yōu)于其他遙感測試技術(shù)的最重要一點，是它能夠提供待測源的絕對光譜能量信息，而此種絕對信息的提供，需要對遙感FTIR光譜儀進(jìn)行儀器響應(yīng)函數(shù)校正。本

2、文通過對紅外遙感系統(tǒng)儀器響應(yīng)函數(shù)校正理論的分析，提出了儀器響應(yīng)函數(shù)不僅與頻率有關(guān)，與校正時所用黑體溫度有關(guān)，同時還和實際測試時儀器接收到的信號大小息息相關(guān)的觀點。對Bruker EQUINOX 55型遙感FTIR光譜儀的儀器響應(yīng)函數(shù)進(jìn)行了校正，得到的實驗驗證結(jié)果表明：在不同的測試條件下，儀器響應(yīng)函數(shù)是不同的，當(dāng)儀器接收信號偏小的情況下，儀器響應(yīng)函數(shù)隨著黑體溫度的增加而增加；在儀器接收信號偏大的情況下，儀器響應(yīng)函數(shù)隨黑體溫度的增加而降低。

3、因此，在實際測量過程中，想要得到較為準(zhǔn)確的校正結(jié)果，不僅要考慮到待測源的溫度，還要密切注意待測源發(fā)射信號的大小。 2．光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)研究及其在遙感FTIR測試中的應(yīng)用 通過對原子發(fā)射光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的研究，引進(jìn)譜線序數(shù)m，應(yīng)用m代替角量子數(shù)J'和J"，使精細(xì)結(jié)構(gòu)測溫法更為方便和快捷。發(fā)展了被動式遙感FTIR中的快速掃描技術(shù)，以0.125秒的時間分辨率，記錄了雙基固體推進(jìn)劑的燃燒全過程發(fā)射光譜，利用HCl分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，給出了燃

4、燒火焰溫度隨時間的分布，經(jīng)過溫度校正，給出了氣態(tài)燃燒產(chǎn)物HCl和NO的濃度隨時間的分布；利用H<,2>O分子的精細(xì)結(jié)構(gòu)，分別對添加了6nm CuO、56nm Fe<,2>O<,3>、16nm NiO、24nm CaCO<,3>、30nm Si02和50nm TiO<,2>等納米材料，以及相應(yīng)普通材料的固體推進(jìn)劑的燃燒火焰溫度進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，上述六種納米材料的添加，對于主要成分為硝化棉和硝化甘油的固體推進(jìn)劑的燃燒火焰溫度，無明顯影響

5、；對中科院長春應(yīng)用化學(xué)所最新研制的某新式紅外誘餌彈的紅外輻射性能進(jìn)行了研究，利用HF的精細(xì)結(jié)構(gòu)，給出了其燃燒火焰溫度，通過系統(tǒng)校正，給出了此紅外誘餌彈的絕對光譜能量分布，并給出了它在3-5μm和8-14μm兩大氣窗口的輻射能力。上述研究為導(dǎo)彈尾氣圖譜辨識、固體推進(jìn)劑設(shè)計及配方改進(jìn)、火箭發(fā)動機(jī)設(shè)計、紅外制導(dǎo)、反制導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計，提供了理論和實驗依據(jù)。 3．人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在主動式遙感FTIR定性鑒別中的應(yīng)用 主動式遙感FTI

6、R技術(shù)，信噪比高，測量準(zhǔn)確，在遠(yuǎn)距離不易采樣物質(zhì)的定性定量分析中應(yīng)用廣泛，而定性鑒別為物質(zhì)定量的基礎(chǔ)。本文應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過對網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的調(diào)整和輸入變量選擇，利用EPA譜庫中的數(shù)據(jù)，成功的從兩組分混合譜圖、四組分混合譜和八組分混合譜圖中，識別出了丙酮，其中四組分混合譜和八組分混合譜，存在著嚴(yán)重的峰混疊；在此基礎(chǔ)上，通過對實驗室數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預(yù)處理，成功地應(yīng)用實驗室數(shù)據(jù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，從噪音較大、基線嚴(yán)重漂移、信號微弱的實際釋放譜中，

7、識別出了甲醇的存在。此種單組分識別方法可推廣至任何其他單組分的識別，為遙感FTIR的推廣使用提供了重要的理論依據(jù)。 4．被動式遙感FTIR中的干涉圖濾波與模式識別技術(shù)。 被動式遙感FTIR技術(shù)，因不需要人工紅外源，因此比主動式遙感FTIR技術(shù)更為實用和方便，但在測試時無法收集到穩(wěn)定的背景，且環(huán)境擾動容易引起儀器視場內(nèi)待測物濃度發(fā)生變化，這使得被動式遙感FTIR收集到的圖譜重復(fù)性低、噪音大、數(shù)據(jù)難以處理。本文發(fā)展了一種被動