被動式遙感FTIR技術的應用與發(fā)展.pdf

1、遙感傅里葉變換紅外光譜（FTIR）技術，能夠遠距離對多種污染物同時測定，克服了點采樣技術的不足，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。本文從遙感FTIR技術的應用和數(shù)據(jù)處理方面出發(fā)，進行了以下研究： 1．被動式遙感FTIR測量時的儀器響應函數(shù)校正 遙感FTIR優(yōu)于其他遙感測試技術的最重要一點，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光譜儀進行儀器響應函數(shù)校正。本

2、文通過對紅外遙感系統(tǒng)儀器響應函數(shù)校正理論的分析，提出了儀器響應函數(shù)不僅與頻率有關，與校正時所用黑體溫度有關，同時還和實際測試時儀器接收到的信號大小息息相關的觀點。對Bruker EQUINOX 55型遙感FTIR光譜儀的儀器響應函數(shù)進行了校正，得到的實驗驗證結果表明：在不同的測試條件下，儀器響應函數(shù)是不同的，當儀器接收信號偏小的情況下，儀器響應函數(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，想要得到較為準確的校正結果，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．光譜精細結構研究及其在遙感FTIR測試中的應用 通過對原子發(fā)射光譜精細結構的研究，引進譜線序數(shù)m，應用m代替角量子數(shù)J'和J"，使精細結構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，以0.125秒的時間分辨率，記錄了雙基固體推進劑的燃燒全過程發(fā)射光譜，利用HCl分子的精細結構，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分子的精細結構，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，以及相應普通材料的固體推進劑的燃燒火焰溫度進行了比較，結果表明，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劑的燃燒火焰溫度，無明顯影響

5、；對中科院長春應用化學所最新研制的某新式紅外誘餌彈的紅外輻射性能進行了研究，利用HF的精細結構，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。上述研究為導彈尾氣圖譜辨識、固體推進劑設計及配方改進、火箭發(fā)動機設計、紅外制導、反制導系統(tǒng)的設計，提供了理論和實驗依據(jù)。 3．人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術在主動式遙感FTIR定性鑒別中的應用 主動式遙感FTI

6、R技術，信噪比高，測量準確，在遠距離不易采樣物質(zhì)的定性定量分析中應用廣泛，而定性鑒別為物質(zhì)定量的基礎。本文應用人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術，通過對網(wǎng)絡參數(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，存在著嚴重的峰混疊；在此基礎上，通過對實驗室數(shù)據(jù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)的預處理，成功地應用實驗室數(shù)據(jù)構建的網(wǎng)絡，從噪音較大、基線嚴重漂移、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。 被動式遙感FTIR技術，因不需要人工紅外源，因此比主動式遙感FTIR技術更為實用和方便，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收集到的圖譜重復性低、噪音大、數(shù)據(jù)難以處理。本文發(fā)展了一種被動