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激光誘導擊穿光譜（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技術是一種原子發射光譜分析技術，其基本原理是利用脈沖激光在待測樣品表面激發產生等離子體，通過等離子體發射的光譜波長和強度信息，分別獲得待測元素的種類及含量。LIBS技術因具有無需制樣、分析速度快、遠程非接觸、可實現對任何物質的多元素同時分析等特點，被譽為分析領域的“未來超級巨星”，在航空航天、智能制造、生物醫藥、環境保護、能源、地質、深海探測等領域都極具應用前景，特別是2021年我國“祝融號”火星車搭載LIBS系統登陸火星開展地質勘探，使得該技術再次成為國內外的研究熱點。LIBS系統主要由激光器、光譜儀、探測器和時序控制器等核心單元組成，典型的LIBS檢測系統如圖1（左）所示，光譜圖如圖1（右）所示。 圖1典型的LIBS檢測系統（左）與LIBS光譜圖（右） 本團隊對LIBS技術進行了長達15年的攻關，在一系列關鍵技術上取得了重大突破，成功研制了從臺式、移動式到手持式的系列國產LIBS元素分析儀，實現了6種LIBS成分分析儀器的國產化，并成功推動其在金屬材料、環境保護和生物安全等領域的應用。研究工作從基礎研究、裝備研發到工程應用全鏈條展開（如圖2），取得的創新成果如下。 圖2團隊對于LIBS技術從基礎研究-裝備研發-工業應用的全鏈條攻關 （1）高靈敏度、高穩定性和高精度LIBS分析新方法 針對LIBS技術存在自吸收效應、基本效應和光譜波動性大等問題導致其探測極限低、靈敏度差和分析精度低的難題，團隊提出了一系列新技術新方法。 1）提出采用OPO波長可調諧激光對等離子體中基態粒子進行能態選擇性激發的新方法，從源頭上阻止了LIBS自吸收效應產生，從而獲得自吸收免疫的LIBS本征光譜。 2）提出采用微波對等離子體進行瞬時加熱，獲得溫度場均勻分布的等離子體，實現寬光譜多元素的自吸收效應遏止。 3）提出一種基于等離子體圖像-光譜融合的圖像輔助LIBS技術，有效克服了基體效應對定標曲線建立的影響，大幅度提高了LIBS的定量分析精度。 4）針對工業現場物質的快速高精度定量分析需求，提出一種僅需一個標準樣品就可完成定量的LIBS單標樣法和一種可克服自吸收效應影響的LIBS無標樣定量方法。 5）針對生物體、食品、中藥等疏松含水組織基體復雜，導致光譜信號微弱且波動大的問題，提出了從光譜預處理-特征提取-機器學習模型的全鏈條定性定量分析算法，相比于傳統分析方法，可將分析精度提高10%。 6）提出一種面向金屬3D打印構件的激光譜-超聲同時檢測技術，可同時對金屬3D打印構件的表面元素分布、內部缺陷、殘余應力和晶粒度進行同步分析。 （2）高精度LIBS成分分析儀研制 針對LIBS的光機電系統難以集成的難題，團隊通過構筑模塊化“籠式”光路系統，研制了共聚焦顯微光學系統、同軸信號采集、放大裝置等新技術，成功將OPO共振激發和等離子體圖像-光譜融合新技術集成到LIBS成分分析儀中，實現了10-7量級的LIBS探測極限，將LIBS探測靈敏度提高了2個數量級，探測穩定性優于2%。所研制的系列激光探針元素分析儀如圖3所示。 圖3臺式到便攜式系列LIBS分析儀

5G、大數據、人工智能、元宇宙等新業務應用的興起，以及后疫情時代催生的遠程辦公、遠程教學等實時視頻業務，急劇加速了通信網絡流量激增的趨勢。而長距離、大容量、高速率的光纖通信技術成為了實現信息化社會和數字經濟的必由之路。對于光通信產業鏈上的模塊廠商、設備制造商、運營商來說，測試是必不可少的環節。一般來說，驅動光收發機的高速芯片的開發進度會比光通信器件滯后差不多一年。 在光通信模塊廠商、設備制造商開發最新相干光通信子組件時，工程師需要先進的測試設備，提供足夠的性能，證明其最終模塊設計的預期性能。隨著系統速率的提升，復雜調制格式的演進，市場大量需求的出現，催生了低成本、高性能的寬帶高速光電信號分析儀的巨大市場需求。同時，當今世界格局下，亟需突破國外在高速光通信信號檢測領域對國內的技術限制和關鍵儀器、器件的性能瓶頸，實現在高速光電信號分析儀的國產化目標。 【成果介紹】 本成果基于線性光采樣，利用低重復頻率脈沖光對待測信號光在光域上進行采樣，使用技術成熟成本較低的低速的光電探測器和采集卡進行光電和模數的轉換，軟件同步算法為光采樣技術提供了數字信號處理上的支持，通過恢復出信號的眼圖和星座圖以及計算相應的 EVM 和 Q 值來判斷信號的質量。通過多年技術積累，在相干檢測中全光采樣技術、超低時間抖動采樣脈沖源的實現方法、以及相干檢測算法和軟件時鐘提取技術中取得突破。 圖1 高速光調制信號分析儀樣機 【性能指標】 基于線性相干光采樣技術在國內首次現場測試了4個ITU-T標準波長信道下的128Gbps PDM-QPSK光信號，測量結果利用安捷倫的光調制分析儀作為對照參考，同樣信號下測得的 EVM 差值小于2%，Q 因子差值小于2dB。實現指標包括全光采樣源時間抖動為60.335fs，分析帶寬>1THz，時域分辨率200fs，待測光信號速率達到508.608Gbps，實測相位誤差小于1.5°，測量時間100ms，平均故障間隔時間MTBF 1000小時。開發全光采樣時域分析數據解算軟件，可以實現光電信號波形分析、速率測量和眼圖測量等功能。 圖2 測試架構 圖3 窄帶光采樣結果 圖4 寬帶光采樣結果 【技術優勢】 已經研制出樣機。光采樣技術相對于傳統電采樣方式，降低了系統帶寬要求，減緩了光電探測器和采集卡帶寬的瓶頸效應，降低了成本和硬件設計復雜度。同時，本產品所采用的線性光采樣技術，其靈敏度遠高于非線性光采樣，且對高階調制格式具有同樣的處理效果和優越性能，能全面分析信號特性。低成本高測量帶寬的線性光采樣技術已成為高速信號質量檢測未來最有潛力的方向。

本成果提出了針對單幅無載波牛頓環干涉條紋的分析技術，可對球面元件進行干涉測量，獲取球面曲率半徑和頂點位置，也可以用于測量介質折射率和光源波長。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 成果提出了針對單幅無載波牛頓環干涉條紋的分析技術，可對球面元件進行干涉測量，獲取球面曲率半徑和頂點位置，也可以用于測量介質折射率和光源波長。相關技術于2013年提出，利用現代信號/數據處理方法，從一個新的角度解釋了牛頓環現象的本質，直接可以通過單幅牛頓環條紋圖即可提取出被測球面曲率半徑、頂點位置（牛頓環環心）。相關技術在國內外均為首創，經過8年的開發和改進，在科研和教學領域各開發了一個原理樣機，具有很好的精度和很低的耗時的特點。相較其它技術而言，技術手段非常簡潔，無需昂貴的光學硬件（移相器、載波調制），具有更高的抗干擾和抗噪聲能力，在低分辨成像和局部條紋中仍然可以獲得高精度測量結果（其它同類方法失效）。可以推廣到任何球面干涉測量領域，測量對象可以是任何球面元器件（眼鏡、光纖連接器、天文望遠鏡等），也可以用于折射率和波長測量領域，是一個應用面很廣的基礎技術。

本成果通過云臺變焦跟蹤和大視場高分辨采集兩種技術分別用于實現大場地下運動員動作特寫和全景下運動軌跡的采集，實現動作捕捉和軌跡測量。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、技術分析 在大型運動場景中開展的運動項目，如冰雪運動，體操，田徑等，對運動軌跡與動作分析技術有著迫切的需求，現有的運動分析設備通常只適合于在小范圍內使用，解決大場景下的動作捕捉與軌跡采集問題主要采用多套系統采集領域拼接來實現，其施工難度和復雜度大，成本高。 所研發的成果具有以下特點： 通過云臺變焦跟蹤和大視場高分辨采集兩種技術分別用于實現大場地下運動員動作特寫和全景下運動軌跡的采集，實現動作捕捉和軌跡測量； 可以通過高精度伺服云臺光學投影器將記錄的軌跡數據以場地投影的形式在場地內進行再現 具有便攜性，可在目標場地內一兩個小時內完成布置，開始使用，隨用隨走。 所研發產品除了用于運動員運動過程的動作分析以外，還可拓展用于遠程虛擬對抗，遠程體育訓練教學，運動過程的虛擬全角度數字采集與轉播等領域，在數字體育領域可能具有很大的推廣價值。

成果簡介：近場聲全息噪聲源測量分析系統是一種先進的 聲學測量、分析設備，可廣泛用于各類機電設備的噪聲源識別 以及聲學特性測試與分析過程，由于其具有極高的空間分辨率， 可實現聲源的精確識別與定位，在飛機、潛艇、高速列車、各 類車輛的聲學測試、噪聲治理、聲學故障診斷中有廣泛的應用 前景。 主要功能包括：在不同聲學環境中對噪聲源進行精確識別 與定位；精確重建聲源的表面聲壓和

簡要說明： 1．本外觀設計產品的名稱：便攜式元素成分分析儀。2．本外觀設計產品的用途：本外觀設計產品用于分析物質元素組成和含量。3．本外觀設計產品的設計要點：在于形狀。4．最能表明本外觀設計設計要點的圖片。

項目研究內容 ： 本系統的開發內容是實現一個能夠對網絡安全認證 協議進行形式化自動分析的模型檢測系統， 該系統能夠自動完成對協議的 建模、性質歸納及協議系統模型的驗證，并在發現協議漏洞時，以直觀的 圖形化界面顯示該漏洞的攻擊序列圖。 技術特點 ：抽象性：該系統具有較高的抽象性。協議的建模和驗證過 程對用戶來說是完全透明的

分布式光伏數據分析的主要內容分為三大部分：動態數據分析、諧波分析和故障事件分析。對動態數據，軟件可以設置電壓、電流、角度、頻率等額定值和越限門檻值，并可以繪制發生故障時刻前后若干秒的電壓、電流、有功、無功曲線。諧波分析可以計算諧波電壓總畸變率、奇次諧波電壓含有率、偶次諧波電壓含有率、諧波電流是否越限。故障事件分析可以把故障數據解讀成便于閱讀的故障文件。 創新點 對采集的動態電力數據可以形成完整的分析報告，并對故障事件形成完整的分析報告。 市場前景 電網運行的各種場景，都會產生海量數據。為了在這些數據里找到有效信息，需要有數據分析軟件幫助用戶實現。只要是電網運行中產生的數據，都能在該軟件框架的基礎上，實現數據分析相關功能。目前已經開展針對分布式光伏及電采暖數據進行分析，并可以形成完整故障報告。

產品詳細介紹JSB-3A型微機高速分析儀主要技術參數： 測量范圍：(以Mn、P、Si、稀土、Mg為例) Mn：0.01～20.50% P：0.0005～1.000% Si：0.01～6.00%儀器主要特點：1、每個通道可貯存3條曲線，原則上每個通道可檢測9個元素；2、通用儀器接口，便于更新升級。

產品詳細介紹JSB-4A型微機高速分析儀儀器簡介： 該儀器適用于材料品種較多的實驗室使用。大屏幕液晶顯示，中文菜單式操作，共四個通道，每個通道可貯存十條工作曲線，原則上可檢測四十種元素含量，檢測結果直接顯示并自動打印，包含JSB-3A、JSB-3C的所有功能，可檢測的元素如：Mn、P、Si、Cr、Ni、ΣRE、Mg、Mo 、Cu、 Ti、V等多種元素。儀器主要特點：1、大屏幕液晶顯示，中文菜單式操作；2、共四個通道，每個通道可貯存10條工作曲線，原則上共可檢測40種元素含量；3、包含JSB-3A、JSB-3C所有主要功能，操作更簡潔；4、通用儀器接口，便于更新升級。