本发明提出一种基于免基线波长扫描直接吸收光谱的气体浓度测量方法，该方法首先对透射光强信号加上Ｎｕｔｔａｌｌ时窗，其次对加窗的透射光强信号进行数字带通滤波处理，获得谐波处的Ｘ分量，使得吸收部分的信号得到强化而使边缘处接近为零，同时对加窗的透射光强信号进行数字低通滤波处理得到常数项，然后使用得到的常数项对Ｘ分量进行归一化处理，消除光强波动的影响，最后对归一化的Ｘ分量使用拟合算法即可得到待测气体参数值。本发明的测量方法克服了传统直接吸收方法对基线敏感的缺点，同时避免了由于基线拟合误差对结果的影响，尤其适合

成果与项目的背景及主要用途： 我国随着经济社会发展速度的提升，已极为重视对环境和经济可持续发展的社会需求，公众也对切身的环境问题关注日益密切。以大气中常见空气污染物为应用检测对象，开发研制快速实时且高精度的 TDLAS 可调谐二极管光谱学检测设备，为大气环境监测中所要求的微量、高精度及快速响应需求提供仪器实现手段，应用于室内外环境污染气体监测和煤矿、油井等地下作业中毒气泄漏的监控，可以有效避免有毒有害气体排放导致的大规模大气污染发生，保障环境质量安全，为国民经济作出重要贡献，社会效益显著。并特别适用于强磁场和辐射性、腐蚀性或危险性大的环境，可实现对如飞行器、舰船、矿井、油田、建筑物等恶劣环境的实时检测分析。大气污染物气体 TDLAS 测量及评价系统项目研究和开展具有对于产品需求直接的经济效益及环境保护的社会效益。 技术原理与工艺流程简介： 该项目在团队已有红外光谱工作基础上,组建基于 TDLAS 的大气污染物在线检测实验平台，通过对排放气体干扰组分、激光器输出参数及系统电子学指标的分析与优化，建立适用于大气常见污染物气体实时快速 TDLAS 仪器检测技术体系。并基于企业自有的物联网 GPS 模块设备开发技术、长光程气体吸收池技术、仪器网络系统集成技术等，进行 TDLAS 仪器向网络分布式监测系统的应用技术研究，使项目内推出的样机可以作为独立接入单元接入区域环境评测平台，对传统在线式检测仪器数据接入及集成进行功能创新。 a.基于课题团队自有光谱数据处理算法软件与嵌入式系统开发平台进行控制系统产品化开发 b.根据检测物指标，可定制选择国外或国内激光器模块封装进行集成 c.基于实验室自有开放光程光路准直定位技术以及长光程气体池技术进行关键模块定制。 d.根据用户需要定制上位机专用分析软件程序。 应用领域：燃料燃烧、金属冶炼、变电高压、焦炭化工、矿业筛选、农药施放、油漆喷涂、造纸纺织、皮革纤维、生活垃圾焚烧、危险废物处理、制药、橡胶等有气体污染物排放行业。 合作方式：技术开发，模块打包出售（15—20 万元/套）

本实用新型涉及一种特征吸收光谱的辐射吸热器和斯特林发动机，所述装置可以实现斯特林发动机内部的工质气体快速吸收辐射能量，并可以在太阳能不足时，采用辅助加热方式，保证斯特林发动机稳定运行。所述的采用特征吸收光谱的气体体吸热的快速吸热型加热器主要包括加热器底座、光能转换器件、加热管、燃烧室和加热管阀门。所述的光能转换器件将太阳能转换为工质气体的特征吸收峰邻近的辐射能，工质直接立体吸收辐射能。本实用新型有利于增强斯特林发动机热端辐射换热、高效利用聚焦太阳光中心高温能量、减少热端死体积，解决斯特林加热器爆管等问题，提高发动机效率，实现光热互补利用，提高发动机的稳定性。

本发明公开了一种基于光谱拟合与差分算法的光纤传感动态信 号解调方法，包括：扫描得到光谱纹波；对光谱纹波进行拟合获得静 态光谱；将光谱纹波与静态光谱进行差分处理获得差值信号；对光谱 纹波的极值点进行拟合获得上下边缘包络曲线；对上下边缘包络曲线 进行差分处理获得光谱变化函数，将差值信号与光谱变化函数进行归 一化处理，获得去包络后差值信号，根据扫描速度和初始波长将波长 换算为时间，获得去包络后时域动态信号。本方法对纹波光谱及其拟 合曲线进行差分获得动态信号，可以消除诸如温度、湿度等环境干扰， 且恢复的动态

该成果提出了一种基于空谱差分辅助核联合稀疏表示分类的高光谱图像分类方法。本章方法的主要创新性在于：1）能够将光谱的差分辅助信息和原光谱特征信息有效结合。2）能够考虑不同光谱属性间的高阶空间相关信息。3）原空谱和差分空谱核特征字典的信息通过具有混合正则的核联合稀疏表示分类方法得到充分利用。通过在真实高光谱图像数据上的实验表明，该成果提出的方法能够有效地提高高光谱遥感图像的分类效果。 主要技术指标 不同数据集下的训练样本与测试样本数参阅表 1. 在该训练样本集数量下的分类结果表现参见表 2. 相比于传统分类器 SVM，OA 提高了约 20%；相比于 SOMP，OA 提高了约20%。 该成果无需使用 GPU 资源在保证精度的同时有效提升了分类的精度和效果，同时在较少训练样本条件下仍能得到较好的分类精度和分类效果。 表 1. 不同数据集下的训练样本选取数量 表 2. PaviaU 大学数据下不同方法的正确率比较

本项目主要研究高温高压环境下基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的气体诊断方法。在对高温高压下2.0 μm 波段的部分CO2 谱线参数及可用于谱线拟合的线型进行实验测量及理论计算分析的基础上，采用中心波长位于2.0 μm 附近的可调谐二极管激光器作为光源，结合固定波长的吸收光谱调制技术，基于通过一对CO2 谱线的谐波信号所实现的对高温高压环境中温度以及CO2 浓度测量的相关研究，建立一种可用于高温高压环境下的温度及组份浓度的测量方法，从而可实现对内燃机气缸等设备的工作过程中燃料利用效率以及CO2 气体排放的诊断。同时所进行的相关高温高压谱线参数和线型的研究，可对HITRAN 数据库中2.0 μm 波段的部分CO2 谱线参数进行补充和矫正，并可为高温高压环境下分子谱线的拟合及模拟寻找合适的线型。 现状特点：可调谐二极管激光吸收光谱技术是利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对气体进行定性分析或定量分析的一种新技术。该技术具有高灵敏度、非接触式、实时、动态、多组分同时测量等优点。由于二极管激光器的高单色性，可以利用待测气体分子的一条孤立吸收谱线进行测量，避免了其他分子谱线的交叉干扰，从而准确地鉴别出待测气体。TDLAS 在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来国际上非常热门的研究领域之一，其主要的应用领域有：分子光谱研究、机动车尾气测量、工业过程监测控制、天然气泄漏及有毒有害气体监测、大气痕量气体检测、医疗诊断、大气气溶胶测量等领域。 技术创新：采用价格较为低廉的2.0μm 波段DFB 型半导体激光器，结合固定波长的调制光谱技术，通过一对CO2 谱线实现对温度及CO2 浓度的测量，在保证探测灵敏度的同时，简化了装置结构，降低了系统成本，有助于仪器便携化和产业化的实现。

利用第一频谱遮罩序列和第一随机相位复序列，获得第一频域基础波形矢量；通过对第一频域基础波形矢量进行快速傅里叶逆变换，获得时域基础调制波形；将时域基础调制波形作为第一路基础调制波形，将时域基础调制波形进行虚数变换后作为第二路基础调制波形；将待传送的比特数据取k位后，再依照最右位最高位原则，获得所述k位待传送的比特数据的十进制映射值；随机获取第一十进制数和第二十进制数；通过移位循环调制，获得第一路调制波形和第二路调制波形；将第一路调制波形和第二路调制波形进行合成，获得发射信号，利用正交频分复用发射模块将发射信号进行发射。

       凭借在非损伤微测技术领域积累的基础研究优势，由金歌公司自主研制生产的SRMT1209植物根系吸收监测仪（NMT非损伤微测系统、NMT活体生理检测仪）可检测植物所必需的16种营养元素中的全部大量元素、中量元素以及大部分微量元素，同时涵盖离子通量（ion flux，即离子吸收速度）、离子浓度、分子通量、分子浓度及膜电位等多项检测项目。   金歌NMT功能特色：   （1）为客户提供测试个性化定制，免费升级测试软件；   （2）实时输出时间-flux通量数据，无需人工换算，可直接用于分析作图，保护了用户数据安全；   （3）检测种类涵盖植物所需的16种营养元素中的所有的大量元素、中量元素，和绝大部分微量元素。   可检测种类：   （1）大量营养元素：N (NH4+/NO3-)、P (HPO42-)、K+   （2）中微量元素：Ca2+、Mg2+、SO42-、Na+、Cl-、H+、SiO32-、Zn2+、Fe2+、Cu2+   （3）胁迫：Cd2+、Al3+、Pb2+、Ag+、Cr3+、AsO43-   （4）其它：Li+、NO2-   （5）分子：O2、H2O2、IAA、NO、葡萄糖等   测试项目：   （1）离子通量SRIET   （2）分子通量SRPT   （3）离子浓度aIon   （4）pH   （5）分子浓度aMol   （6）膜电位Potential   主要应用：   植物营养生理、逆境生理、植物与微生物互作、作物育种、生理调控机制等研究   金歌NMT        金歌仪器科研团队自2011年开始深耕非损伤微测技术（Noninvasive Microelectrode Technique, NMT）领域，为在国内推广的通量flux测试系统（非损伤微测系统）研制并供应核心组件。通过不断丰富NMT可测离子种类，成功摆脱了对国外的依赖。        在科技竞争白热化的今天，核心技术自主可控是企业可持续发展的底线和基石。2022年金歌公司成立以来，始终如一坚持创新发展理念，聚焦关键技术攻关，打破依赖进口核心部件-国内组装的模式，推动构建自主可控的产业链体系。2025年8月7日，北京知识产权法院判决金歌公司在与某北京公司NMT专利侵权案中胜诉，金歌已逐步确立了其在NMT领域重要生力军的地位。        凭借扎实的科技实力，成功打造了可靠的“NMT耗材-零部件-整机”一站式NMT供应平台。通过不断积累并整合自1990年离子/分子通量flux测试技术（即‌非损伤微测技术NMT）诞生三十多年以来已发表成果，我们建立了丰富的NMT大数据库，实现了NMT仪器国产化、自动化、智能化、信息化和标准化，进一步巩固和扩大了我国在NMT领域的优势。        金歌NMT测试界面实时输出flux通量数据，无需人工换算，可直接用于分析作图，保护了用户数据安全。用户购买仪器后，金歌NMT仪器测试种类和检测项目等仍会不断增加，金歌仪器将及时告知用户，郑重承诺免费为用户做测试软件升级。        金歌仪器将永远以客户需求为导向，精益求精，不断推出创新性产品和个性化解决方案，为加快实现高水平科技自立自强贡献智慧和力量。  

研究团队十余年来致力于光谱检测与分析领域，研发了数件产品，持有多项发明专利，发表了多篇高水平论文。例如， 1）采用紫外-可见光谱技术实现了水质COD和浊度的在线监测。自主开发了浸没式、小型化、一体化的采样分析的探头，直径仅50 mm，能耗低，可在野外无人值守环境工作。2）采用红外光谱技术实现水体CO2含量的在线监测，分辨率高，稳定性高。目前，探头正在三峡库区进行测试。3）建立一系列基于表面增强拉曼光谱效应的新型光学免疫检测方法，发展了相关纳米光学探针和微通道芯片器件，实现了血液、唾液等体外复杂环境中肿瘤标志物（包括循环肿瘤细胞、循环肿瘤DNA、肿瘤来源外泌体表面受体分子及内含miRNA分子等）的高灵敏、高通量和快速检测。

本成果首次创新性采用指甲上采集血糖拉曼信号，并利用双波长激发差分算法消除背景噪声，极大提升信号信噪比，实现个体病例一天血糖变化趋势监测。其中核心技术包括拉曼光谱差分算法和多重迭代反卷积算法进行血糖浓度预测，解决了利用光学方法实现无创监测血糖在低血糖浓度（4mmol/L）监测不准确的行业难题； 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 1、研发背景： 无创血糖动态检测技术一直是医学工程领域研究热点之一，也是具有挑战性的世界性难题，我国现有近1.4亿的糖尿病患者。而糖尿病作为一种慢性疾病，目前还没有效的治疗方式，血糖监测是其唯一的预防及治疗方式。 解决主要问题： 解决了常规拉曼无创血糖监测背景噪声影响大，监测准确度低等问题，首次创新性采用指甲上采集血糖拉曼信号，并利用双波长激发差分算法消除背景噪声，极大提升信号信噪比，实现个体病例一天血糖变化趋势监测。其中核心技术包括拉曼光谱差分算法和多重迭代反卷积算法进行血糖浓度预测，解决了利用光学方法实现无创监测血糖在低血糖浓度（4mmol/L）监测不准确的行业难题； 创新性： 1）方法创新：实验证明在指甲上可以有效测得拉曼信号，预测正确度达到85%（GB/T 27417-2017）以上，达到国际医疗标准； 2）算法创新：在差分算法中加入特殊约束算符对信号进行约束优化，有效的抑制了噪声信号并使较弱的拉曼峰信号增强近百倍。 3）外观设计创新：自主设计一款便携式、小型化（长×宽×高=15×4×10cm），符合人体工学的无创血糖仪，用户单手即可快速完成血糖监测； 技术先进性： 首次实现了 利用差分拉曼光谱技术在指甲处实现全天动态血糖监测。对比分析国内外所检文献，属于我们首次提出。 推广应用价值： 有望解决利用传统拉曼光谱技术诸多问题，将极大促进拉曼光谱技术在动态血糖监测领域的应用，加快相应无创血糖仪的推出和市场推广。 市场前景： 我国糖尿病患者近1.4亿，未来三年无创血糖仪的市场将达到180亿元，我们按1%市场占有率来看，销售规模将超亿元。 前期应用情况： 项目的技术开发完成，工程化样机开发完成，处于大样本病例数据采集测试中。