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基于波长调制技术的燃烧室出口温度分布TDLAT测试方法
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作者 刘重阳 许振宇 +1 位作者 黄安 宋文艳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期116-126,共11页
为给未来高推质比航空发动机燃烧室出口温度分布测试作技术储备,以某单管燃烧室为研究对象,采用可调谐半导体激光吸收层析成像(TDLAT)技术,在0.5~0.8 MPa压力环境下,研究了基于波长调制(WMS)技术的燃烧室出口温度分布测试方法的工程适... 为给未来高推质比航空发动机燃烧室出口温度分布测试作技术储备,以某单管燃烧室为研究对象,采用可调谐半导体激光吸收层析成像(TDLAT)技术,在0.5~0.8 MPa压力环境下,研究了基于波长调制(WMS)技术的燃烧室出口温度分布测试方法的工程适用性。结果表明:通过多光路正交测量的方式,利用扣除背景的归一化波长调制光谱模型、变量轮换迭代反演及计算层析(CT)技术,可以实现具有时空分辨性的燃烧室出口温度分布式测量;场分布重建结果能够较正确地反映出燃气温度和H_(2)O气体积分数随进口参数变化的趋势与特征;受燃烧流场的不均匀性、光谱模型建立与光谱参数标定的不准确、反演与重建算法的不完善等因素的影响,TDLAS测温均值低于热电偶测量结果,相对误差在15%~23%之间,测量数据的准确度距工程应用需求还有一定的差距。 展开更多
关键词 吸收光谱 波长调制技术 燃烧室 出口温度分布 重建
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基于波长调制光谱技术的多组分气体遥测系统(特邀) 被引量:1
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作者 蒋源 郑睿健 +4 位作者 续新科 任隆样 赵刚 赵延霆 马维光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期188-197,共10页
为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、... 为实现对危化品气体泄漏的实时、远距离、非接触性监测,提高监测效率和精度,研制了一种多组分气体激光遥测系统。基于波长调制光谱技术,利用STM32芯片结合自主设计的驱动电路对激光器进行控制,采用不同的调制频率分别提取甲烷、氨气、乙炔的二次谐波信号,实现混合气体的同步、实时、远距离遥测。采用光强调制幅度归一化的波长调制光谱技术使遥测结果免受回波激光对信号强度的影响。实验测量表明本系统对甲烷、氨气、乙炔的探测下限分别可以达到87 ppm·m、212 ppm·m、12 ppm·m,测量误差小于10%。测量不同距离下的遥测信号,遥测距离至少可达40 m。本系统为激光痕量气体检测研究与应用提供了一种多气体、实时、同步、高灵敏度、远距离、性能稳定的遥测解决方案,能够广泛应用于矿山灾害气体监测预警,危化品场站和运输管网等场合的气体泄漏监测预警。 展开更多
关键词 光谱学 痕量气体检测 多组分气体 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱技术 气体遥测
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基于波长调制技术的温度实时测量方法研究 被引量:9
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作者 孙鹏帅 张志荣 +6 位作者 夏滑 庞涛 吴边 崔小娟 沈凤娇 王煜 董凤忠 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期326-333,共8页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器分别产生覆盖中心波长为760.21 nm和760.88 nm的两条氧气吸收谱线的激光,经2×1光纤耦合器耦合为一束光束,通过测量管式炉内同一区域的二次谐波信号来反演有氧环境中的平均温度值。为了修正谱线线型和光强对实验所得的二次谐波信号峰值比值的影响,采用室温下标定温度反演公式中所需参数的方法,有效地简化了实验过程,提高了测量精度。温度在300 K^900 K范围内变化的测量结果与管式炉的平均温度值具有较高的一致性,误差在±20 K以内。 展开更多
关键词 光谱学 温度测量 波长调制吸收光谱技术 分时锯齿 二次谐波信号
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基于波长调制技术对强水蒸气干扰下痕量氨气的测量研究 被引量:3
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作者 王浩 周宾 +6 位作者 任红伟 肖睿 汪步斌 熊涌泉 王一红 康信文 程禾尧 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期911-921,共11页
本文采用免标定波长调制光谱技术结合修正算法实现了电厂脱硝过程中高浓度水蒸气干扰下的痕量逃逸氨浓度测量。分析和讨论了背景对实验测量信号的影响,选择信背比较高的四次谐波用于NH_3浓度的反演,并进行了实验验证。对于烟气中高浓度... 本文采用免标定波长调制光谱技术结合修正算法实现了电厂脱硝过程中高浓度水蒸气干扰下的痕量逃逸氨浓度测量。分析和讨论了背景对实验测量信号的影响,选择信背比较高的四次谐波用于NH_3浓度的反演,并进行了实验验证。对于烟气中高浓度水蒸气的干扰,利用了H_2O强吸收峰位置标定绝对波数及NH_3吸收峰位置,此外本文提出的修正算法结合免标定波长调制算法可以同时实现H_2O和NH3浓度的准确反演,并通过实验验证了算法的正确性。最后将该修正方法应用于电厂逃逸氨浓度测量并获得了较为可靠的结果. 展开更多
关键词 免标定波长调制光谱技术 强水蒸气干扰 逃逸氨测量
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基于波长调制光谱技术的二氧化碳浓度测量 被引量:7
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作者 王雪梅 刘石 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2017年第5期356-361,共6页
以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kH... 以可调谐激光二极管吸收光谱技术为基础,结合波长调制光谱技术,对不同体积浓度的二氧化碳气体进行检测。分别分析正弦波调制信号的不同调制电压及调制频率对二次谐波信号波形及峰值的影响。结果显示当调制电压为0.25 V、调制频率为10 kHz时,得到的二次谐波信号较好。在此基础上,利用实验室中搭建的单光路测量系统对不同浓度的CO_2气体进行检测,得到气体浓度与二次谐波峰值线性相关系数为0.998,系统的检测极限为450 ppm。研究为该类系统调制系数的选择提供了实验依据,为工业应用打下了基础。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制光谱技术 调制系数 浓度测量
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基于分子吸收的中红外量子级联激光器频率锁定技术
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作者 王春晖 杨娜娜 +3 位作者 方波 韦娜娜 赵卫雄 张为俊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期2363-2368,共6页
量子级联激光器(QCL)具有出射功率高、覆盖范围宽等优点,在中红外探测领域发挥重要作用。由于激光器对外界环境变化的敏感性导致激光波长波动,在400 s的观测时间内频率漂移峰峰值高达180 MHz,在一定程度上限制了QCL激光器的性能,影响分... 量子级联激光器(QCL)具有出射功率高、覆盖范围宽等优点,在中红外探测领域发挥重要作用。由于激光器对外界环境变化的敏感性导致激光波长波动,在400 s的观测时间内频率漂移峰峰值高达180 MHz,在一定程度上限制了QCL激光器的性能,影响分子光谱探测的准确度。频率锁定技术作为改善激光器运行状态最有效的方法在中红外区域得到广泛应用。该研究发展了一种基于气体分子吸收的QCL激光频率锁定技术,以5.3μm QCL激光器为例,采用调制激光波长的方法将激光频率锁定于一氧化氮(NO)分子1875.8128 cm^(-1)处的吸收峰上。介绍了误差信号的产生原理,分析了使用三次谐波信号作为误差信号用于频率锁定的优越性。使用长30 cm的单通道NO吸收池得到了高信噪比(SNR)的NO吸收信号,标定了三次谐波幅值电压与激光频率的转换系数。并对锁定过程进行详细的介绍,探究了反馈控制回路中比例、积分、微分参数设置在激光锁频过程的重要性,给定了详细的锁定参数。主动干扰激光器锁定,从扰动开始至恢复稳定的时间好于40 ms,证明了该锁定系统可以抵抗外界干扰迅速响应并保持稳定。使用误差信号的波动结合电压-频率转换系数分析了频率锁定系统的稳定性,在10 ms的积分时间下频率漂移好于673 kHz,Allan方差分析结果显示,当积分时间延长至100 s时,相对频率漂移为4.5 kHz(对应稳定度为8×10^(-11)),有效提高了激光频率的长期稳定性。这种使用直接调制激光器而不需要使用外部调制器件的方法,简化了系统复杂度的同时也提升光学探测系统的探测性能。 展开更多
关键词 量子级联激光器 中红外 频率锁定 比例、积分、微分控制 波长调制技术
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采用小波分析方法降低可调谐半导体激光吸收光谱技术测量下限的实验研究 被引量:5
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作者 张立芳 王飞 +2 位作者 俞李斌 严建华 岑可法 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1794-1798,共5页
基于可调谐激光吸收光谱技术,主要采用数据处理的方法如互相关、小波分析等降低光谱吸收技术的测量下限。采用可调谐激光吸收光谱技术中的波长调制技术,对较低浓度下的NH3进行了降低测量下限的试验研究。采用近红外波段2.25μm附近的一... 基于可调谐激光吸收光谱技术,主要采用数据处理的方法如互相关、小波分析等降低光谱吸收技术的测量下限。采用可调谐激光吸收光谱技术中的波长调制技术,对较低浓度下的NH3进行了降低测量下限的试验研究。采用近红外波段2.25μm附近的一组ν2+ν3 NH3吸收谱线,其强度远高于1.5μm处谱线,结合波长调制技术在最优信噪比的条件下对常温常压下不同浓度的NH3进行了测量。为了保证实验条件下测量得到的二次谐波信号的峰值高度达到最大且信噪比最优,实验在调制系数为2.2左右的情况下,通过加载最优的高频调制信号来保证信噪比(SNR)。在10m长的Herriott池中探测到了浓度为0.6×10-6的二次谐波信号,其中信号处理部分主要采用相关分析、多次平均以及小波变换分析来控制中心波长的移动和降低噪音的干扰。结果表明,经过数据处理以后的谐波信号,其检测下限降低到处理前的约百分之一,且不需要增加任何实验设备就可以很好的抑制噪音的影响,将相关分析和小波分析与波长调制技术相结合,这种数据处理方法对于在线检测技术具有很好的实用价值。 展开更多
关键词 波长调制技术 信号处理 小波变换 相关分析
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基于TDLAS的高温氧气标定方法研究
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作者 黄小东 郝晓剑 +3 位作者 梁晓东 王正 裴攀 王佳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期43-46,共4页
燃烧场温度的准确测量是评价燃烧状况的重要指标。可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种有效的非接触式燃烧诊断方法,其具有更广的测量范围、高精度和良好的抗干扰性能,且能实现连续测量。然而,在高分辨率透射分子吸收数据库(HITR... 燃烧场温度的准确测量是评价燃烧状况的重要指标。可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种有效的非接触式燃烧诊断方法,其具有更广的测量范围、高精度和良好的抗干扰性能,且能实现连续测量。然而,在高分辨率透射分子吸收数据库(HITRAN)中光谱数据都是以296 K的谱线参数为基础,通过计算获得较高温度下的光谱数据。因此,本文利用TDLAS波长调制技术标定了高温场中O_(2)的二次谐波信号强度与温度的函数关系,为后续燃烧场温度测量实验奠定基础。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 波长调制技术 燃烧场
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一种适于直升机平台的天然气管道泄漏监测技术 被引量:5
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作者 潘明忠 亓洪兴 +3 位作者 李正文 杨俊 杨一德 舒嵘 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期410-414,共5页
针对我国日益凸显的天然气管道泄漏监测的实际需求,提出了一种适于直升机平台的基于近红外波长调制吸收光谱的天然气管道泄漏监测技术,阐述了该技术的基本原理,论证了该技术对直升机平台的工程适用性,研制了一套室外试验研究平台,利用... 针对我国日益凸显的天然气管道泄漏监测的实际需求,提出了一种适于直升机平台的基于近红外波长调制吸收光谱的天然气管道泄漏监测技术,阐述了该技术的基本原理,论证了该技术对直升机平台的工程适用性,研制了一套室外试验研究平台,利用试验数据证明了该技术的工程可行性. 展开更多
关键词 天然气管道泄漏 机载监测 波长调制吸收光谱技术 谐波探测
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基于波长调制的离轴积分腔输出光谱技术 被引量:8
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作者 吴涛 徐冬 +2 位作者 何兴道 赖荣 程涛 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期382-391,共10页
介绍了基于波长调制的离轴积分腔输出光谱(WM-OA-ICOS)技术的实验装置。使用1.392μm的分布反馈式(DFB)激光器作为光源,以反射率为99.8%、相距60cm的两片镜片组成的谐振腔为气体吸收池,选择7185.87cm^(-1)的CH_4吸收谱线,对不同浓度的C... 介绍了基于波长调制的离轴积分腔输出光谱(WM-OA-ICOS)技术的实验装置。使用1.392μm的分布反馈式(DFB)激光器作为光源,以反射率为99.8%、相距60cm的两片镜片组成的谐振腔为气体吸收池,选择7185.87cm^(-1)的CH_4吸收谱线,对不同浓度的CH_4气体进行探测。通过优化压力、调制频率、相位和振幅等参数,并结合Allan方差,得出系统的稳定时间为203s。实验选取100s的测量时间,得出CH_4气体的探测极限为8.7×10^(-7),相应的最小的可探测吸收为2.2×10^(-6) Hz^(-1/2)。相对于离轴积分腔输出光谱技术,WM-OA-ICOS技术的灵敏度约提高了21倍。采用二次谐波峰值高度(2f)以及二次谐波峰值高度与一次谐波中值之比(2f/1f)两种方法测量CH_4气体浓度,结果发现,2f/1f方法的稳定性更好,线性度更高。 展开更多
关键词 光谱学 激光吸收光谱 波长调制光谱技术 离轴积分腔输出光谱 二次谐波 二次谐波与一次谐波之比
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变压器油中溶解气体在线监测系统设计 被引量:1
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作者 曹旺 万元 +2 位作者 唐伟 刘章进 李橙橙 《变压器》 2023年第5期31-37,共7页
为提升电力行业供给侧安全与稳定,实现变压器的全方位监测,设计了基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制技术的变压器油中溶解气体监测系统。该系统根据变压器的七种基本故障特征气体的近红外吸收波段,选择波长为1579nm、1653nm、168... 为提升电力行业供给侧安全与稳定,实现变压器的全方位监测,设计了基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制技术的变压器油中溶解气体监测系统。该系统根据变压器的七种基本故障特征气体的近红外吸收波段,选择波长为1579nm、1653nm、1680nm、1532nm的四个分布式反馈蝶形激光器,实现了CO、CO_(2)、CH_(4)、C_(2)H_(6)、C_(2)H_(4)、C_(2)H_(2)六种气体的TDLAS测量,选用半导体氢气传感器实现H_(2)测量,并基于最小二乘的分段线性拟合完成二次谐波到气相浓度、气相到液相的转换计算。高浓度测试中,烃类气体与H_(2)的相对偏差在5%以内,碳氧化合物的相对偏差不超过10%,满足变压器的检测需求。 展开更多
关键词 变压器油 可调谐二极管激光吸收光谱技术 波长调制技术 分段线性拟合
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免标定波长调制吸收光谱技术用于乙炔探测的研究 被引量:8
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作者 陈家金 王贵师 +2 位作者 刘锟 谈图 高晓明 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期362-367,共6页
利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长... 利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1s时的系统探测灵敏度为0.127×10^(-6),平均时间为118s时的系统探测灵敏度可达0.031×10^(-6)。 展开更多
关键词 探测 可调谐激光 乙炔 免标定 波长调制吸收光谱技术
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基于固定点波长调制光谱技术的气体浓度测量方法 被引量:4
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作者 庄欠瑶 周宾 +3 位作者 王一红 赵荣 汪步斌 段拼搏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第23期246-252,共7页
固定点波长调制光谱技术虽然具有时间分辨率高的优点,但随着激光器出光中心的波数漂移,气体浓度的测量会出现较大误差。为消除波数漂移对浓度测量的不利影响,本文提出了一种基于固定点波长调制光谱技术的气体浓度测量方法。引入一条带... 固定点波长调制光谱技术虽然具有时间分辨率高的优点,但随着激光器出光中心的波数漂移,气体浓度的测量会出现较大误差。为消除波数漂移对浓度测量的不利影响,本文提出了一种基于固定点波长调制光谱技术的气体浓度测量方法。引入一条带有封闭气池的参考光路,通过谐波高度来推算激光器出光中心的波数偏移量,使用循环迭代算法实现待测气体浓度的有效反演。搭建了一套基于固定点波长调制光谱技术的测量系统,通过改变激光器的工作温度来模拟波数漂移现象。选择CH_(4)分子在6046.955 cm^(-1)附近的吸收谱线进行浓度测量实验,结果显示:浓度测量的最大相对误差由90.510%降低至5.204%;对于低于70.000%的误差,修正后均可控制在2.000%以内。这说明所提方法能准确计算波数偏移量,提高气体浓度的测量精度,为使用固定点调制光谱技术实现快速场反演提供了技术保障。 展开更多
关键词 光谱学 固定点波长调制光谱技术 波数漂移 参考光路 浓度测量
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WMS温度测量中谐波信号锁相放大器的设计
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作者 闫佳伟 张丕状 +1 位作者 倪沛东 石浩男 《测试技术学报》 2023年第3期214-220,共7页
在波长调制光谱技术(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)温度测量中,传统的锁相放大器测量谐波信号的振幅必须对被测信号及参考信号的相位单独进行调整。针对这一问题,设计了一种基于高精度平衡调制器AD630进行同步相敏检测的谐... 在波长调制光谱技术(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)温度测量中,传统的锁相放大器测量谐波信号的振幅必须对被测信号及参考信号的相位单独进行调整。针对这一问题,设计了一种基于高精度平衡调制器AD630进行同步相敏检测的谐波信号的双锁相放大器。与传统的锁相放大器相比,所提双锁相放大器利用正交双通道的平方和检测,可以避免被测信号与参考信号进行严格的相位匹配问题。利用Multisim软件构建仿真模型,包括前置高通滤波器、正交双通道的相敏检波器、低通滤波器等部分。理论计算和仿真结果表明,所提方法能够准确检测微弱一次、二次、四次谐波信号的幅度,检测误差小于5%,具有电路简单、运行速度快、线性度高等优点,能够满足WMS温度测量工程应用。 展开更多
关键词 波长调制光谱技术(WMS) AD630 锁相放大 相敏检测
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基于ARM9的乙炔气体浓度监测研究
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作者 鲍吉龙 全瑞花 +1 位作者 丁志群 郑德春 《自动化仪表》 CAS 2008年第8期8-11,共4页
为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收(TDLAS)技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410。实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计。系统中,采用了激光的波... 为了解决基于可调谐二极管激光光谱吸收(TDLAS)技术的乙炔气体浓度监测系统的小型化、实时现场监控难的问题,采用了带MMU的ARM9处理器S3C2410。实现了乙炔气体浓度数据采集和数据处理的实时现场监控系统的设计。系统中,采用了激光的波长调制和乙炔气体的光谱吸收特性。实验结果表明,整个监控系统不仅实现了小型化设计,而且实现了智能化和实时监控,非常适合现场监控,乙炔气体浓度的测量精度可以达到10-6量级。 展开更多
关键词 乙炔气体监测 TDLAS 波长调制技术 ARM9 小型化 实时现场监控系统
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离轴积分腔增强红外激光二氧化碳传感系统 被引量:4
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作者 刘梓迪 郑凯元 +2 位作者 张海鹏 郑传涛 王一丁 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期181-189,共9页
基于离轴积分腔输出光谱技术,设计并研制了一种红外二氧化碳(CO2)传感系统.采用中心波长为1572 nm的分布式反馈激光器,选择6359.96 cm-1处CO2的吸收谱线作为目标谱线.研制的谐振腔长度为60 cm,测得的有效光程为1200 m.采用波长调制光谱... 基于离轴积分腔输出光谱技术,设计并研制了一种红外二氧化碳(CO2)传感系统.采用中心波长为1572 nm的分布式反馈激光器,选择6359.96 cm-1处CO2的吸收谱线作为目标谱线.研制的谐振腔长度为60 cm,测得的有效光程为1200 m.采用波长调制光谱技术与直接吸收光谱技术分别测量CO2的吸收光谱,前者测得的光谱信号的信噪比为130,优于后者的信噪比80.将波长调制光谱技术与离轴积分腔技术相结合,利用LabVIEW软件提取二次谐波信号的幅值.利用配备的气体样品,开展了传感器标定、稳定性及动态响应性能测试等实验.使用纯氮气(N2)进行了稳定性测试,艾伦方差表明,当平均时间为96 s时,系统的检测下限为5.1×10-6;当气体流速为500 sccm时,实验测得的响应时间小于20 s.利用该系统开展了连续16.5 h的大气CO2浓度在线实时监测和人呼出气体中的CO2含量检测,均呈现出较好的性能.该系统具有易操作、响应快、灵敏度高等优点,未来可广泛应用于大气环境检测、医疗诊断等方面. 展开更多
关键词 气体传感器 红外吸收光谱 离轴积分腔输出光谱技术 波长调制技术 CO2检测
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可调谐半导体激光光谱仪对高温CO的测量研究 被引量:1
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作者 郭艳林 黄晓 +7 位作者 洪义 董俊国 高伟 李梅 黄正旭 傅忠 程平 周振 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1247-1254,共8页
搭建了一套基于可调谐半导体激光光谱技术的测量装置,实现了对高温环境中CO的检测。此装置采用波长调制技术,并选取CO在6395.4 cm!1的R14线作为吸收线,不仅提高了装置的信噪比,降低了检出限,还可以避开其它气体组分的干扰。通过建立不... 搭建了一套基于可调谐半导体激光光谱技术的测量装置,实现了对高温环境中CO的检测。此装置采用波长调制技术,并选取CO在6395.4 cm!1的R14线作为吸收线,不仅提高了装置的信噪比,降低了检出限,还可以避开其它气体组分的干扰。通过建立不同温度下的水汽背景库来扣除CO吸收峰处的水汽干扰信号,同时得到水汽浓度和温度的信息,再结合温度信息以及建立的CO标准库,实现对CO的测量。测量结果表明,对CO浓度的检测范围在0.1%~10%之间,检出限为0.03%,测量误差在5%以内;温度的检测范围为300℃~1000℃,测量误差在10%以内。此装置能为炼钢冶炼及发电燃烧过程提供CO浓度及温度信息,从而提高燃烧效率,降低尾气排放。 展开更多
关键词 激光技术 可调谐半导体激光器 高温 一氧化碳 波长调制技术
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红外气体传感教研系统的信息度量方法 被引量:2
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作者 郑传涛 马琰铭 +2 位作者 刘大勇 刘洋 宋芳 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2022年第5期773-780,共8页
为有效评估红外气体传感系统的信息传递特性,同时服务于“信息论”课程中对信息熵等基本概念的教学需求,促进教学与科研的充分融合,将红外气体传感系统视为信道,实际浓度视为输入信源,测量浓度视为输出信源,建立了红外气体传感系统的信... 为有效评估红外气体传感系统的信息传递特性,同时服务于“信息论”课程中对信息熵等基本概念的教学需求,促进教学与科研的充分融合,将红外气体传感系统视为信道,实际浓度视为输入信源,测量浓度视为输出信源,建立了红外气体传感系统的信息论模型,给出了红外气体传感信息传递效率的分析方法。首先,针对波长调制光谱技术,开展了激光调制、气体吸收、光电转换、谐波提取等环节的功能仿真。根据香农信息论的相关原理,给出了转移矩阵、信源熵和互信息等数学表达式,分析了传感系统的信息传递效率、最小可分辨浓度间隔等特性。利用传感器长时间稳定性的实际测量结果,研究了传感系统的信息传递效率、最小可分辨浓度间隔随系统积分时间的变化特性。该传感信息度量方法,既融合了信息论的基本知识,又拓展了基于波长调制光谱技术的红外气体传感系统的科研应用案例。实际应用表明,红外气体传感系统信息度量方法满足信息论的实验教学需求以及波长调制光谱技术的科研需要,取得了较好的教学与科研应用效果。 展开更多
关键词 教研系统 信息论 噪声熵 波长调制光谱技术 可调谐二极管激光吸收光谱
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基于VisuShrink小波阈值变换的甲烷检测降噪技术
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作者 姜建国 胡钧凯 王秀芳 《化工自动化及仪表》 CAS 2024年第3期410-416,共7页
在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算... 在利用可调谐半导体激光吸收光谱技术探测甲烷气体泄漏时,复杂的环境光干扰会降低浓度检测信号的信噪比使波形失真。为了抑制噪声,增强电信号与浓度值的线性相关度,提出一种以VisuShrink方法改善小波阈值函数的小波阈值去噪算法。该算法针对小波阈值去噪算法的软硬度不能平衡信号,存在失真的问题,利用统计方法对阈值进行计算,弱化间断点阈值跳变影响。通过仿真计算对比未加噪声前的信号与滤波后的信号,提出算法的信噪比为28.405 30,优于四阶巴特沃斯滤波器。VisuShrink方法在SNR和NCC参数上性能远优于巴特沃斯滤波器,与软阈值函数相近,在MSE均方误差分析上远小于软阈值精度,与巴特沃斯相近,具有较好的平滑特性。实际搭建检测平台对多个浓度样本采样进行多次采样,采用VisuShrink方法设计的滤波器将系统误差精度从4.14%提升至2.472%,算法可有效用于甲烷检测系统提高光谱数据的平滑性和准确性。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 气体浓度测量 波长调制光谱技术 小波阈值去噪 甲烷泄漏
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Highly Sensitive Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy of CO2 Around 1.31μm
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作者 邵杰 高晓明 +5 位作者 邓伦华 黄伟 杨颙 裴世鑫 袁怿谦 张为俊 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2004年第10期1908-1910,共3页
Fifteen new absorption lines are observed when studying CO2 absorption spectroscopy by wavelength modulation (WM) technique with a distributed feedback laser. The overtone spectra of CO2 around 1.31μm and the corresp... Fifteen new absorption lines are observed when studying CO2 absorption spectroscopy by wavelength modulation (WM) technique with a distributed feedback laser. The overtone spectra of CO2 around 1.31μm and the corresponding spectral parameters (i.e. positions, intensities, self-broadening coefficients) are presented. The intensity of the weakest line detected is 2.25163 × 10^-27 cm^-1/(molecule·cm^-2 ) at the pressure of 5 Tort, with a corresponding absorption of 3.88 × 10^-8. 展开更多
关键词 可调二极管激光吸收光谱技术 二氧化碳 波长调制技术 光谱参数 大气观测
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