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SF_(6)气体中H_(2)S光声检测及FFT滤波在检测信号噪声抑制中的应用
被引量：
12
1
作者
万留杰
马凤翔
+3 位作者
汪胜和
朱峰
邱宗甲
张国强
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期2564-2571,共8页
H_(2)S作为SF_(6)气体绝缘电气设备中一种重要的故障特征气体,其浓度对于评估SF_(6)气体绝缘状态有着重要意义。由于H_(2)S在近红外波段的吸收系数非常小,导致传统光学检测方法在该波段对H_(2)S气体的探测灵敏度较低。气体光声光谱技术...
H_(2)S作为SF_(6)气体绝缘电气设备中一种重要的故障特征气体,其浓度对于评估SF_(6)气体绝缘状态有着重要意义。由于H_(2)S在近红外波段的吸收系数非常小,导致传统光学检测方法在该波段对H_(2)S气体的探测灵敏度较低。气体光声光谱技术灵敏度高、响应速度快且无需载气,非常适用于痕量气体的检测。搭建了一套大功率气体光声检测平台,选择H_(2)S气体在1578.12 nm处的吸收谱线,结合波长调制技术和二次谐波检测技术针对H_(2)S气体进行检测,并采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法对光声二次谐波信号进行频谱分析,去除残余噪声。结果表明FFT滤波技术可以有效去除光声二次谐波信号中的残余噪声,使搭建的光声检测平台对H_(2)S气体体积分数的最低检测限从10^(-6)量级降低到亚10^(-9)量级。
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关键词
光声光谱
二次谐波检测技术
FFT滤波
H_(2)S
SF_(6)特征分解组分
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职称材料
基于2.004μm的离轴石英音叉增强型光声光谱测量CO2的研究
被引量：
4
2
作者
解颖超
王瑞峰
+2 位作者
曹渊
刘锟
高晓明
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2664-2669,共6页
CO2是大气的重要组成成分,也是现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气的产物。一方面大量的人源排放CO2进入大气是引发温室效应最主要因素,另一方面, CO2是窒息性气体,在封闭环境积累过高的CO2会导致窒息等安全问题。因此发展小型...
CO2是大气的重要组成成分,也是现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气的产物。一方面大量的人源排放CO2进入大气是引发温室效应最主要因素,另一方面, CO2是窒息性气体,在封闭环境积累过高的CO2会导致窒息等安全问题。因此发展小型化、高灵敏度的CO2检测技术在大气环境探测、封闭环境工作区域安全监测等方面具有重要意义和应用需求。利用近年来快速发展的小型化石英音叉谐振增强光声光谱技术,采用相对简单的离轴结构方案,开展了探测CO2的研究。离轴石英音叉增强型光声光谱技术具有探测模块体积小、灵敏度高、抗干扰、成本低、功耗低,对激光器要求低等优点,在发展低功耗便携式气体传感器方面具有巨大的潜力。近年来,尤其是随着近红外激光器技术的逐渐成熟,为离轴石英音叉增强型光声光谱技术提供质量更好、能量更高的激励光源,使得离轴石英音叉增强型光声光谱检测技术具有更高的探测灵敏度,实现了在低浓度下对气体进行精确的检测。通过HITRAN 2012分子光谱数据库筛选出适合探测的谱线,选择2.004μm近红外分布反馈式半导体激光器作为激励光源,通过波长调制方式来激发CO2光声信号,并采用二次谐波检测技术实现光声信号的探测。实验中通过对进样CO2气体加湿、优化调制振幅等方式提高检测性能,实现了空气CO2的探测。在常压下,通过配气仪配置不同浓度的CO2样品,开展了浓度与信号的响应特性研究,获得了良好的线性响应结果。同时也开展了相同浓度CO2样品在不同压力下的信号测量研究,并用Allan方差对系统性能进行评估。结果表明,当平均时间为1 000 s时,系统的探测极限为4×10^-3μL·L^-1,在压力150 Torr时可获得最佳的测量信号,常压下系统对CO2的最小探测灵敏度为15μL·L^-1,相应的归一化噪声等效吸收系数为7.33×10^-9,在150 Torr下最小探测灵敏度为6μL·L^-1。
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关键词
离轴石英音叉增强型光声光谱
二
氧化碳
探测
二次谐波检测技术
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职称材料
题名
SF_(6)气体中H_(2)S光声检测及FFT滤波在检测信号噪声抑制中的应用
被引量：
12
1
作者
万留杰
马凤翔
汪胜和
朱峰
邱宗甲
张国强
机构
中国科学院电工研究所
中国科学院大学
国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
国网安徽省电力有限公司
出处
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第7期2564-2571,共8页
基金
国家电网公司科技项目(521205190014)。
文摘
H_(2)S作为SF_(6)气体绝缘电气设备中一种重要的故障特征气体,其浓度对于评估SF_(6)气体绝缘状态有着重要意义。由于H_(2)S在近红外波段的吸收系数非常小,导致传统光学检测方法在该波段对H_(2)S气体的探测灵敏度较低。气体光声光谱技术灵敏度高、响应速度快且无需载气,非常适用于痕量气体的检测。搭建了一套大功率气体光声检测平台,选择H_(2)S气体在1578.12 nm处的吸收谱线,结合波长调制技术和二次谐波检测技术针对H_(2)S气体进行检测,并采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法对光声二次谐波信号进行频谱分析,去除残余噪声。结果表明FFT滤波技术可以有效去除光声二次谐波信号中的残余噪声,使搭建的光声检测平台对H_(2)S气体体积分数的最低检测限从10^(-6)量级降低到亚10^(-9)量级。
关键词
光声光谱
二次谐波检测技术
FFT滤波
H_(2)S
SF_(6)特征分解组分
Keywords
photoacoustic spectroscopy
second harmonic detection
FFT filtering
H_(2)S
SF_(6)characteristic decomposition components
分类号
TM213 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
基于2.004μm的离轴石英音叉增强型光声光谱测量CO2的研究
被引量：
4
2
作者
解颖超
王瑞峰
曹渊
刘锟
高晓明
机构
中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所
中国科学技术大学科学岛分院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第9期2664-2669,共6页
基金
国家自然科学基金项目(41475023,41575030,61775221)资助。
文摘
CO2是大气的重要组成成分,也是现代化工业社会过多燃烧煤炭、石油和天然气的产物。一方面大量的人源排放CO2进入大气是引发温室效应最主要因素,另一方面, CO2是窒息性气体,在封闭环境积累过高的CO2会导致窒息等安全问题。因此发展小型化、高灵敏度的CO2检测技术在大气环境探测、封闭环境工作区域安全监测等方面具有重要意义和应用需求。利用近年来快速发展的小型化石英音叉谐振增强光声光谱技术,采用相对简单的离轴结构方案,开展了探测CO2的研究。离轴石英音叉增强型光声光谱技术具有探测模块体积小、灵敏度高、抗干扰、成本低、功耗低,对激光器要求低等优点,在发展低功耗便携式气体传感器方面具有巨大的潜力。近年来,尤其是随着近红外激光器技术的逐渐成熟,为离轴石英音叉增强型光声光谱技术提供质量更好、能量更高的激励光源,使得离轴石英音叉增强型光声光谱检测技术具有更高的探测灵敏度,实现了在低浓度下对气体进行精确的检测。通过HITRAN 2012分子光谱数据库筛选出适合探测的谱线,选择2.004μm近红外分布反馈式半导体激光器作为激励光源,通过波长调制方式来激发CO2光声信号,并采用二次谐波检测技术实现光声信号的探测。实验中通过对进样CO2气体加湿、优化调制振幅等方式提高检测性能,实现了空气CO2的探测。在常压下,通过配气仪配置不同浓度的CO2样品,开展了浓度与信号的响应特性研究,获得了良好的线性响应结果。同时也开展了相同浓度CO2样品在不同压力下的信号测量研究,并用Allan方差对系统性能进行评估。结果表明,当平均时间为1 000 s时,系统的探测极限为4×10^-3μL·L^-1,在压力150 Torr时可获得最佳的测量信号,常压下系统对CO2的最小探测灵敏度为15μL·L^-1,相应的归一化噪声等效吸收系数为7.33×10^-9,在150 Torr下最小探测灵敏度为6μL·L^-1。
关键词
离轴石英音叉增强型光声光谱
二
氧化碳
探测
二次谐波检测技术
Keywords
Off-beam quartz-enhanced photoacoustic spectroscopy
Carbon dioxide
Detection
Second harmonic detection technology
分类号
O657.3 [理学—分析化学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
SF_(6)气体中H_(2)S光声检测及FFT滤波在检测信号噪声抑制中的应用
万留杰
马凤翔
汪胜和
朱峰
邱宗甲
张国强
《高电压技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
12
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于2.004μm的离轴石英音叉增强型光声光谱测量CO2的研究
解颖超
王瑞峰
曹渊
刘锟
高晓明
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
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职称材料
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