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利用可调谐激光吸收光谱技术对光路上气体温度分布的测量 被引量：19
1
作者 李宁 严建华 +2 位作者 王飞 池涌 岑可法 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1708-1712,共5页
利用可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS),扫描多条吸收谱线以实现气体温度分布的测量。文章给出了温度分布测量的原理和方程离散化的方法,在气体浓度和压力均匀时,利用带约束最小二乘法计算得到温度分布。根据HITRAN中6330cm-1附近的4条CO... 利用可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS),扫描多条吸收谱线以实现气体温度分布的测量。文章给出了温度分布测量的原理和方程离散化的方法,在气体浓度和压力均匀时,利用带约束最小二乘法计算得到温度分布。根据HITRAN中6330cm-1附近的4条CO谱线的参数,建立了温度在300和600K时,路径长度均为55cm的两段温度分布模型,模拟了测量误差与温度区间长度约束条件的影响。结果表明随着测量误差的增大和约束条件的减弱,计算结果误差相应增大。在5%的测量误差下,计算结果的最大误差为11%,平均误差为2.2%。以管式炉中的高温段和室温下的低温段作为两段温度分布模型进行试验。利用6 330cm-1处的垂直腔面发射激光二极管(VCSEL)扫描得到的4条CO谱线,通过背景信号的三次多项式拟合得到基线,求出温度分布计算所需的光谱吸收率积分值。在四种情况下,计算温度分布结果与模型误差分别为7.3%,6.5%,4.7%和2.7%。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱技术 气体温度分布测量 最小二乘法 离散化方法
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可调谐半导体激光吸收光谱技术的调制参量影响及优化选择 被引量：14
2
作者 张志荣 孙鹏帅 +5 位作者 夏滑 庞涛 吴边 崔小娟 王煜 董凤忠 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期35-44,共10页
为获得较好的谐波信号,完成不同测量目的,以DFB-760.77nm波长处氧气监测为例,通过改变扫描锯齿信号和调制正弦信号的频率和幅值,讨论了调制参量对二次谐波信号峰-峰值、对称性、谐波信号展宽和信号完整性等判别依据的影响和变化.结果表... 为获得较好的谐波信号,完成不同测量目的,以DFB-760.77nm波长处氧气监测为例,通过改变扫描锯齿信号和调制正弦信号的频率和幅值,讨论了调制参量对二次谐波信号峰-峰值、对称性、谐波信号展宽和信号完整性等判别依据的影响和变化.结果表明:Sinmulink模拟值和实验值相关性较高,当正弦调制信号和锯齿扫描信号频率比值为1 000倍时,可以获得较好的二次谐波信号.该研究为实验系统中调制参量的选取和调制度及系统准确度、稳定性、重复性等性能的优化提供了一定帮助. 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 调制参量 扫描锯齿波信号 调制正弦波信号 谐波信号
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可调谐二极管激光吸收光谱技术测量低温流场水汽露点温度 被引量：20
3
作者 聂伟 许振宇 +5 位作者 阚瑞峰 阮俊 姚路 王斌 张步强 何亚柏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1862-1869,共8页
露点温度是表征气体状态的一个重要参数,针对低温环境的低露点温度精确、快速、连续、原位测量的迫切需要,提出了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术对水汽露点温度测量的方案。首先与安徽省气象局的冷镜式露点仪一起对比测量标准温... 露点温度是表征气体状态的一个重要参数,针对低温环境的低露点温度精确、快速、连续、原位测量的迫切需要,提出了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术对水汽露点温度测量的方案。首先与安徽省气象局的冷镜式露点仪一起对比测量标准温湿度箱内的露点温度,验证波长为1 381nm的TDLAS系统露点温度测量的可行性及精度,然后结合一套开放式的测量装置,进行低温度环境(最低温度100K)水汽露点温度原位测量。得到了实时的露点温度值,其中TDLAS露点测量结果与冷镜式露点仪测量结果一致性较好(相差小于1K),TDLAS测量的时间分辨率为0.83s,远远快于冷镜式露点仪的时间响应速度。对于更低气体温度的露点测量,获得了与气体温度变化趋势相同的露点温度,同时得到了随着环境温度降低,水汽逐渐趋向饱和的结论。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱技术 露点温度 饱和蒸汽压 水汽
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可调谐二极管激光吸收光谱技术在探测灵敏度上的探讨 被引量：4
4
作者 陈志 尚丽平 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期81-81,共1页
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体在特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或定量的分析的一种技术方法。在对痕量气体的监测时一般会采取一定的措施去克服直接吸收型... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器波长调谐特性,获得被测气体在特征吸收光谱范围内的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或定量的分析的一种技术方法。在对痕量气体的监测时一般会采取一定的措施去克服直接吸收型气体传感器的缺陷,提高检测精度。文中概述了TDLAS技术的研究现状,针对近年来国内外出现的基于可调谐二极管激光吸收光谱技术在减小系统干扰,提高探测灵敏度的技术措施,从系统结构处理,调制解调技术,检测装置的处理,检测信号的处理等多个方面作了深入的研讨。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱技术 探测灵敏度 多光程吸收 差分吸收 调制解调
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煤热解中痕量乙烯在线激光吸收光谱检测 被引量：4
5
作者 段政 孟星星 +6 位作者 李凯亮 孙小聪 田亚莉 宫廷 李传亮 邱选兵 蔡廷栋 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期670-677,共8页
为了实现煤热解过程中痕量乙烯(C2H4)标识气体的在线识别与检测,结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源,有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池... 为了实现煤热解过程中痕量乙烯(C2H4)标识气体的在线识别与检测,结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解乙烯在线激光吸收光谱检测装置。采用中心波长为1620 nm通信波段DFB激光器作为激光光源,有效光程为15 m的多光程吸收池为样品吸收池,利用SR830进行波长解调,通过二次谐波信号反演得到乙烯浓度。使用高精度流量控制器,利用高纯氮气稀释乙烯配比,制备得到10×10^(-6)到90×10^(-6)的标准乙烯样气,其线性拟合的相关系数R2为0.9989;对浓度为20×10^(-6)的乙烯进行连续4000 s的Allan方差分析,实验结果表明,检测极限为121×10^(-9)。为了研究不同气体氛围下煤热解过程中乙烯浓度的演化规律,控制气体流速为150 mL/min,分别在氮气、空气以及合成空气中对乙烯标识气体的释放过程进行热重分析实验。研究发现,当温度小于500℃时,3种气体环境下乙烯释放量较少且基本一致,当温度在500~700℃时,氮气环境中乙烯释放量要远高于其他两种气体,但空气中乙烯释放的增速最快,最大释放量约为40×10^(-6),温度高于700℃时乙烯释放量均开始减少。这一结果为进一步探索煤热解中乙烯的生成机理提供了理论和实验基础。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 乙烯 ALLAN方差 波长调制 煤热解
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可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波信号的模拟与分析 被引量：25
6
作者 李晗 刘建国 +6 位作者 何亚柏 何俊峰 姚路 许振宇 陈玖英 袁松 阚瑞峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期881-885,共5页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simu... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simulink,模拟了基于TDLAS的波长调制光谱信号,利用锁相放大原理提取二次谐波分量。采用数字锁相,正交双通道结构实现锁相算法。通过比较不同调制系数下二次谐波信号的变化情况,分析了二次谐波信号与调制系数的关系,以便确定最佳参数,用于二次谐波的提取。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 二次谐波 SIMULINK 锁相
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利用可调谐半导体激光吸收光谱法同时在线监测多组分气体浓度 被引量：58
7
作者 张志荣 夏滑 +2 位作者 董凤忠 庞涛 吴边 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2771-2777,共7页
由于线宽窄,可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测,本文以1 578nm-H2S和1 747nm-HCl混合气体同时在线监测为例,研究了3种检测方法:(1)同频10kHz正弦波和两路同频3... 由于线宽窄,可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测,本文以1 578nm-H2S和1 747nm-HCl混合气体同时在线监测为例,研究了3种检测方法:(1)同频10kHz正弦波和两路同频30Hz不同步的分时锯齿信号法;(2)同频10kHz正弦和30Hz锯齿信号的光开关检测法;(3)多频(10kHz和20kHz正弦信号)正弦调制法。实验结果表明:分时锯齿信号法除幅值略有微小变化外,在使用前后对测试结果影响很小;光开关法在切换过程瞬间会略有不稳定,但不影响后期的浓度反演;多频正弦法的信噪比和抗干扰能力均有所提高,进行HCl探测和H2S探测时,信噪比在激光器关闭和打开情况下分别提高了0.95倍和3.17倍。以上3种方法操作简单,可以方便地实现多气体组分的同时在线监测,提高了TDLAS仪器的竞争力。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 多组分气体 分时锯齿信号 光开关 多频正弦调制
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基于可调谐半导体激光吸收光谱的氧气测量方法的研究 被引量：12
8
作者 张帅 董凤忠 +5 位作者 张志荣 王煜 阚瑞峰 张玉钧 刘建国 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期2593-2596,共4页
O2是工业过程中广泛应用的重要气体，在工业生产环境下实现O2浓度的快速在线检测对提高燃烧效率和节能减排具有重要的意义。可调谐半导体激光吸收光谱谐波探测技术是一种具有高灵敏、高选择性、快速响应等特点的气体检测新技术，该技术... O2是工业过程中广泛应用的重要气体，在工业生产环境下实现O2浓度的快速在线检测对提高燃烧效率和节能减排具有重要的意义。可调谐半导体激光吸收光谱谐波探测技术是一种具有高灵敏、高选择性、快速响应等特点的气体检测新技术，该技术利用了半导体激光器的可调谐和窄线宽特性，通过精心选择待测气体的某条吸收线可排除其他气体的干扰，实现待测气体浓度的高灵敏快速在线检测。文章以可调谐分布反馈（Distributed feedback，DFB）半导体激光器作为光源，通过波长调制方法对760nm附近氧气某一吸收线的二次谐波信号测量，从而实现了对氧气浓度的快速在线检测。系统指标达到：检测范围0．01％～20％；检测精度0．1％；长期稳定性1％。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 工业过程控制 O2浓度在线监测
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基于可调谐激光吸收光谱技术的免校准硫化氢气体传感器 被引量：3
9
作者 朱雁军 樊孝华 +1 位作者 高潮 郭江龙 《激光杂志》 北大核心 2017年第5期40-44,共5页
为了提供一种快速、敏感的硫化氢(H_2S)气体检测装置,本文基于可调谐二极管吸收光谱技术,利用分布反馈式激光器作为光源建立了一种传感器。所选激光器的波长扫描范围覆盖了H_2S的近红外强吸收波段,1578.128nm波数处被选为H_2S目标检测... 为了提供一种快速、敏感的硫化氢(H_2S)气体检测装置,本文基于可调谐二极管吸收光谱技术,利用分布反馈式激光器作为光源建立了一种传感器。所选激光器的波长扫描范围覆盖了H_2S的近红外强吸收波段,1578.128nm波数处被选为H_2S目标检测谱线。利用锁相放大器同时解调一次谐波(1f)和二次谐波(2f)信号,且1f信号相对于2f信号的归一化处理使传感器达到免校准测量的效果,从而抑制由于光路、电路及光强振动等因素产生的干扰。质量流量计被用来配置0~100 ppm H_2S标准气体,以此验证该传感器特性。实验结果表明,该传感器具有良好的线性度和稳定性,同时,响应时间约为20s,通过阿伦方差分析得到传感器在30s最佳积分时间内检测限为160ppb。这一敏感的H_2S气体传感器能够应用于开放光程下环境监测,同时对于其他领域的实时监测有着重要意义。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 硫化氢(H2S)传感器 免校准 开放光程
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基于高灵敏激光吸收光谱技术的稳定气态同位素测量及其应用(特邀) 被引量：10
10
作者 张志荣 夏滑 +12 位作者 孙鹏帅 余润磬 杨曦 林雨晴 吴边 庞涛 郭强 李哲 刘旭 蔡永军 SIGRIST Markus W CALSHAW Brain 徐启铭 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期119-135,共17页
稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度... 稳定同位素测量技术已经在地球化学、地球物理、农业、生物、临床医学和生态科学等领域得到了众多应用。相对于传统的稳定同位素分析方法,基于激光吸收光谱技术的同位素分析技术,作为一种较新的同位素丰度测量方法,具有选择性好、精度高、体积小、无需样品预处理、可以实时原位同时测量气体浓度及同位素丰度等众多优点,得到了极大的关注和使用。本文主要以目前同位素测量的可调谐半导体激光吸收光谱技术、积分腔吸收光谱技术、腔衰荡吸收光谱技术三种激光吸收光谱方法为例,阐述了其基本原理、谱线选择、温压影响因素及其控制、系统组成结构以及部分应用测试结果。通过对测量系统的压力与温度的稳定控制的前提下,选取了合适的同位素测量谱线对,实现了大气CO_(2)气体的13C测量精度为0.3‰,煤层气CH4气体的13CH4测量精度为1.25‰,冰川水H_(2)O中18O、17O和2H的测量精度分别为0.3‰、0.2‰和0.5‰,以及呼吸气体中的13CO_(2)判识“金标准”。通过分析验证了激光吸收光谱技术在同位素测量方面的可行性和可靠性,也充分说明了基于激光吸收光谱技术的测量方法具有非常好的技术优势,将是光谱研究领域关注的重点内容,并在后续的科学研究中占据举足轻重的作用。 展开更多
关键词 气态同位素 可调谐半导体激光吸收光谱技术 积分腔吸收光谱技术 腔衰荡吸收光谱技术
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激光吸收光谱技术在工业生产过程及安全预警标识性气体监测中的应用 被引量：35
11
作者 张志荣 孙鹏帅 +6 位作者 庞涛 李哲 夏滑 崔小娟 吴边 徐启铭 董凤忠 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1925-1937,共13页
鉴于常规的标识性气体监测方法在响应速度、测量精度、使用寿命、实时性、监测目标种类、测量范围和应用场合等方面相比激光吸收光谱技术存在不足,本文以可调谐半导体激光吸收光谱技术为依托,选取合适的无干扰激光吸收谱线,阐述了工业... 鉴于常规的标识性气体监测方法在响应速度、测量精度、使用寿命、实时性、监测目标种类、测量范围和应用场合等方面相比激光吸收光谱技术存在不足,本文以可调谐半导体激光吸收光谱技术为依托,选取合适的无干扰激光吸收谱线,阐述了工业管道抽取式、管道原位在线对射式、扩散探头式(全量程激光监测一体机形式与多点无源传感器探头形式)、无组织排放开放光路式等多种形式的监测方法。上述系统的测量结果显示:抽取式可实现CO、CO2、O2等不同多组分气体的同时测量;管道对射式实现了O2及10μL/L以下CO的高精度在线测量;探头式则以CH4测量为例实现了响应时间T90=15s,监测极限小于150μL/L,泄漏报警准确率达100%;开放光路形式以天然气集气站场测量CH4、C2H2、C2H4三种气体为例实现了0误报的监测能力。上述分析结果表明,TDLAS技术应用于工矿安全生产及安全预警方面的标识性气体监测是完全实用、有效、准确、可靠的。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 工业生产过程 安全预警 标识性气体 直接吸收信号 谐波信号
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可调谐二极管激光吸收光谱射流强化 被引量：1
12
作者 肖胡颖 杨凡 +1 位作者 向柳 胡雪蛟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2993-2997,共5页
可调谐二极管激光吸收光谱分析技术(TDLAS)是近年来兴起的一种痕量气体分析方法。因其高分辨率、高分析速度、非接触测量、可实时在线监测等优点,受到人们广泛青睐,已经广泛应于科研和工业自动化等领域的气体检测中。为了满足分析仪器... 可调谐二极管激光吸收光谱分析技术(TDLAS)是近年来兴起的一种痕量气体分析方法。因其高分辨率、高分析速度、非接触测量、可实时在线监测等优点,受到人们广泛青睐,已经广泛应于科研和工业自动化等领域的气体检测中。为了满足分析仪器测量灵敏度和精度的要求,对于很低浓度和信噪比较小的痕量气体浓度测量,往往需要较长的吸收光程和复杂的数据处理算法,这增加了分析仪器的软硬件成本。本文提出利用高压气体射流产生的减压作用,在不改变TDLAS分析仪器软硬件设置的条件下提高TDLAS的分析能力。对于安装于样气压力为0.3~0.5MPa和排气压力为219.3kPa的TDLAS分析系统,实验结果表明,通过射流强化的方法,可以使信噪比提高24倍,探测灵敏度提高一个数量级,测量精度提高6.3倍。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 射流减压 信噪比 测量精度 气体分析
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基于空心光波导的激光吸收光谱氨气传感器 被引量：9
13
作者 杜振辉 张哲远 +2 位作者 李金义 熊博 甄卫萌 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2669-2673,共5页
空心光波导(hollow waveguide,HWG)可以同时传输红外激光和目标气体,是激光气体传感器中的新型气体池,具有体积小、响应速度快的特点。基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,以空心光波导为气体池,研制了氨气激光传感器。采用波长... 空心光波导(hollow waveguide,HWG)可以同时传输红外激光和目标气体,是激光气体传感器中的新型气体池,具有体积小、响应速度快的特点。基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,以空心光波导为气体池,研制了氨气激光传感器。采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy,WMS)技术,同时解调气体吸收的一次谐波(1f)和二次谐波(2f)信号,通过1f归一化2f信号实现免校准(calibrationfree)测量。利用标准气体进行验证实验,结果表明,传感器的响应线性度R^2为0.999 8,响应时间24 s。Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、高灵敏检测。 展开更多
关键词 激光气体传感器 空心光波导 调谐激光吸收光谱(tdlas) 氨气(NH_3) 波长调制光谱 免校准
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波长扫描直接吸收光谱法燃烧诊断技术适用情况讨论 被引量：5
14
作者 杨斌 潘科玮 +2 位作者 杨荟楠 黄斌 刘佩进 《上海理工大学学报》 CAS 北大核心 2015年第5期445-449,共5页
针对波长扫描直接吸收光谱法(SDAS)在燃烧诊断应用中受温度与压强等参数影响的问题,采用光谱仿真计算讨论该方法的适用情况,以常用的H2O分子7 185.597cm-1谱线为例,基于HITRAN光谱数据库,对不同温度和压强下分子吸收光谱影响因素进行分... 针对波长扫描直接吸收光谱法(SDAS)在燃烧诊断应用中受温度与压强等参数影响的问题,采用光谱仿真计算讨论该方法的适用情况,以常用的H2O分子7 185.597cm-1谱线为例,基于HITRAN光谱数据库,对不同温度和压强下分子吸收光谱影响因素进行分析.根据目前二极管激光器调制范围一般在2cm-1以内,得到了燃烧诊断应用中SDAS技术适用的一般原则,并对适用范围的拓展提出了建议. 展开更多
关键词 可调谐二极管激光器吸收光谱技术 波长扫描法 波长扫描直接吸收光谱法 燃烧诊断
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基于时分复用技术的吸收光谱气体温度在线测量研究 被引量：8
15
作者 娄南征 李宁 翁春生 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1329-1333,共5页
可调谐半导体激光吸收光谱技术是一种具有高灵敏度、高选择性的非接触式气体在线测量技术。通过直接扫描多条H2O特征谱线并结合最小二乘算法实现对开放环境气体温度的在线测量。利用HITRAN光谱数据库详细讨论了边界效应对气体温度浓度... 可调谐半导体激光吸收光谱技术是一种具有高灵敏度、高选择性的非接触式气体在线测量技术。通过直接扫描多条H2O特征谱线并结合最小二乘算法实现对开放环境气体温度的在线测量。利用HITRAN光谱数据库详细讨论了边界效应对气体温度浓度测量的影响,计算结果表明,扫描多特征谱线并结合最小二乘算法可有效减小边界效应对开放环境气体温度测量的影响。实验中采用时分复用技术同时扫描了7 444.36,7 185.60,7 182.95和7 447.48cm-1四条H2O特征谱线,对管式炉573～973K范围内不同工况下的气体温度进行了测量。吸收光谱测量结果与热电偶信号的最大温差小于52.4K,温度测量最大相对误差为6.8%。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 温度灵敏度 温度分布测量 最小二乘法 时分复用技术
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激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究 被引量：6
16
作者 张乐文 王前进 +4 位作者 孙鹏帅 庞涛 吴边 夏滑 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期767-773,共7页
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14~1100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 一氧化碳 窗片材质 二次谐波 温度校正
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中红外激光吸收光谱CO检测系统软件设计 被引量：4
17
作者 鲁一冰 刘文清 +7 位作者 张玉钧 何莹 张恺 尤坤 刘国华 唐七星 范博强 余冬琪 《电子测量技术》 2018年第14期102-107,共6页
一氧化碳（CO）是工业生产中重要的原料气体之一,但由于其易燃、易爆,同时具有毒性,故实现CO浓度的实时在线测量可保障生产中的安全。研制了中红外波段（2 333nm）的基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的CO浓度实时在线检测系统,并使用La... 一氧化碳（CO）是工业生产中重要的原料气体之一,但由于其易燃、易爆,同时具有毒性,故实现CO浓度的实时在线测量可保障生产中的安全。研制了中红外波段（2 333nm）的基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的CO浓度实时在线检测系统,并使用LabVIEW语言开发了系统上位机软件。软件可实现光谱数据的高速采集、通过多项式拟合实现光谱背景基线扣除、基于Levenberg-Marquardt算法完成吸光度的洛伦兹线型拟合、吸光度曲线积分浓度计算、历史数据回溯等功能。实验中通过配制不同浓度的CO气体验证所搭建系统的精度,并得到系统最低检测限为0.36mg/L。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术 CO浓度实时在线反演 LabVIEW软件设计
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基于TDLAS技术的双基系推进剂装药排气羽流流速特性研究 被引量：6
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作者 杨燕京 赵凤起 +7 位作者 孙美 仪建华 姚德龙 轩春雷 许毅 王长建 孙志华 安亭 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期70-74,共5页
基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术,利用吸收光谱中1392nm附近的H2O吸收谱线,测量了双基推进剂和改性双基推进剂装药在Ф50mm标准缩比发动机中燃烧后产生的排气羽流的流速。结果表明,双基推进剂装药的流速在达到第1个峰值后有... 基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术,利用吸收光谱中1392nm附近的H2O吸收谱线,测量了双基推进剂和改性双基推进剂装药在Ф50mm标准缩比发动机中燃烧后产生的排气羽流的流速。结果表明,双基推进剂装药的流速在达到第1个峰值后有稍许下降,随后缓慢上升,进入位于0.90~1.39s的平台区;而改性双基推进剂装药的流速在达到1100m/s后直接进入位于0.33~0.88s的平台区,而流速在该区域内呈现下降趋势;上述两种装药的排气羽流流速曲线的变化趋势与燃烧室内压强曲线一致,但由于流速测量点距喷口有一定距离,导致其与压强曲线相比有一定程度的滞后;双基和改性双基两种推进剂装药在距发动机喷口30cm处的平均羽流流速分别为831.8和1057.5m/s。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 tdlas 固体推进剂 排气羽流 羽流流速
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基于TDLAS平衡差分技术的CO气体检测 被引量：5
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作者 李传亮 蒋利军 +5 位作者 邵李刚 郭心骞 邱选兵 魏计林 高睿 王高 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期3165-3169,共5页
利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)结合平衡差分探测技术测量了1.578μm附近的CO气体3-0带P(4)跃迁在不同压强和不同浓度下的吸收光谱信号。由于平衡差分探测方法可以有效地抑制激光光强波动、温度漂移和机械振动等共模噪声,从而提... 利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)结合平衡差分探测技术测量了1.578μm附近的CO气体3-0带P(4)跃迁在不同压强和不同浓度下的吸收光谱信号。由于平衡差分探测方法可以有效地抑制激光光强波动、温度漂移和机械振动等共模噪声,从而提高了光谱探测灵敏度。通过与直接吸收信号相比,平衡差分的信噪比提高了3.4倍,探测极限为87ppmv。测量了浓度为1%压强为40,55,70和85Torr时的CO气体,结果显示在70Torr时其光谱信号最强。并且,利用直接吸收和平衡差分技术测量了不同浓度的CO气体在总压强在70Torr时的光谱信号,发现平衡差分技术光谱强度与浓度的关系线性度符合较好,其测量误差小于5%。为了进一步验证系统的稳定性,连续采集了324s的光谱信号,最后通过Allan方差分析,发现本实验系统的最佳探测时间为38s,探测极限为47.8ppmv。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 平衡差分技术 CO检测
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中红外吸收光谱的气相过氧化氢浓度测量 被引量：2
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作者 潘孙强 胡朋兵 +2 位作者 陈哲敏 张建锋 刘素梅 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1102-1106,共5页
气相过氧化氢为强氧化剂,其消毒、灭菌的最终产物为水和氧气,具有无残留、安全、快速消毒以及广泛的材料兼容性等优点。广泛应用于制药、医疗、卫生、生物安全等领域,特别是新冠肺炎、MERS、SARS以及甲流等呼吸类传染性疾病的消毒防治... 气相过氧化氢为强氧化剂,其消毒、灭菌的最终产物为水和氧气,具有无残留、安全、快速消毒以及广泛的材料兼容性等优点。广泛应用于制药、医疗、卫生、生物安全等领域,特别是新冠肺炎、MERS、SARS以及甲流等呼吸类传染性疾病的消毒防治。为保证灭菌效果,防止无菌检查的假阴性或者假阳性,需要对过氧化氢的浓度进行监测。基于1255 cm^(-1)量子级联激光器可调谐激光吸收光谱技术研制了一套气相过氧化氢浓度测量装置,浓度测量范围为0~1800 ppm。采用V型光路结构、窗口片将检测仪主要部件与过氧化氢进行隔离,避免过氧化氢腐蚀。针对高浓度、高吸光度时一阶泰勒级数近似透射率函数误差较大这一情况,采用二阶泰勒级数近似透射率函数,导出了二次谐波信号关于气体浓度的二次函数。二次谐波信号测得是电压值,采用高锰酸钾滴定法对其进行标定、溯源。最终得到气相过氧化氢浓度的测量公式,对高低浓度过氧化氢都拟合较好,拟合误差最大为3%。当湿度变化时,二次谐波信号没有发生变化,排除水分对过氧化氢测量的影响,适用于灭菌过程中常压下高浓度VHP的浓度测量。 展开更多
关键词 吸收光谱 可调谐激光吸收光谱技术 气相过氧化氢 中红外
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