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激光吸收光谱痕量乙炔检测方法研究
1
作者 李橙橙 曹旺 +1 位作者 万元 温和 《中国测试》 北大核心 2025年第3期75-80,86,共7页
针对现有的正交型锁相放大器在可调谐激光二极管吸收光谱吸收信号中存在检测下限差、稳定性差等问题,该文提出基于插值离散傅里叶变换的相位测量与数字锁相放大器的光谱吸收信号检测方法,可实现低浓度气体的高精度检测。为验证该方法的... 针对现有的正交型锁相放大器在可调谐激光二极管吸收光谱吸收信号中存在检测下限差、稳定性差等问题,该文提出基于插值离散傅里叶变换的相位测量与数字锁相放大器的光谱吸收信号检测方法,可实现低浓度气体的高精度检测。为验证该方法的有效性,该文选择1532.8 nm作为检测中心波长,设计适用于变压器绝缘油中溶解乙炔气体检测的可调谐激光二极管吸收光谱系统。结果表明,当测量2μL/L乙炔气体时,该方法比传统正交型锁相放大器测量准确性提高26.76%。该测量结果也比传统方法更稳定,且计算量更小。此外,该文设计系统实现变压器绝缘油中溶解乙炔检测时,0.22μL/L以上乙炔浓度的测量误差小于30%,0.12μL/L乙炔浓度的测量偏差小于±0.5μL/L,满足电力变压器油中溶解乙炔的检测需求。 展开更多
关键词 可调谐激光二极管吸收光谱 谐波检测 数字锁相放大器 插值离散傅里叶变换
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吸收光谱线二次谐波的频率分解和SG滤波复合降噪
2
作者 涂兴华 栾小晨 王战 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1209-1216,共8页
针对微弱气体吸收光谱线的二次谐波信号检测过程中存在的噪声干扰问题,提出利用频率分解(FD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为FD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。频率分解是一种用于分解复杂信号的数学方法,其优点是能够自... 针对微弱气体吸收光谱线的二次谐波信号检测过程中存在的噪声干扰问题,提出利用频率分解(FD)和Savitzky-Golay滤波(SG滤波)相结合方法(简记为FD-SG滤波)对含噪信号进行降噪。频率分解是一种用于分解复杂信号的数学方法,其优点是能够自主选择分解个数或者采用非递归方式求解。SG滤波能够对成组的数据进行处理,在维持信号变化趋势和宽度的同时提高数据的精准度。首先对含噪信号进行频率分解,再进行SG滤波二次降噪处理,最后将滤波后的有效层分量进行重构,得到降噪后的二次谐波信号。讨论分析了频率分解后各层分量的分布情况,验证有效信号主要分布在第一层分量内,并且仍会含有残余噪声;通过构建调节因子P选取最优的SG滤波框长,使得有效层残留噪声得到有效去除。针对空气中的CO_(2),采用1578.222 nm的吸收光谱线进行实验,结果显示二次谐波信号中存在大量噪声,尤其在扫描周期交界处出现大尖峰噪声。通过拟合曲线扣除处理和频率分解,发现大尖峰噪声未明显减弱。随后结合SG滤波处理并比较了二次谐波与大尖峰峰值的关系,结果表明SG滤波能够有效减弱大尖峰噪声,选择合适滤波框长即可得到较为理想的降噪效果。在对人体呼出CO_(2)的二次谐波信号进行检测时,发现吹气引起的湍流导致信号幅值增大并抖动,通过FD-SG滤波处理成功抑制了噪声,恢复出较为平滑的二次谐波信号。验证了该算法对实际微弱气体检测的二次谐波信号降噪的性能,在实现噪声抑制及大尖峰结构噪声的减弱方面表现出较突出的优势。这对微弱气体检测方面提高信号质量和系统精度有积极意义。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 二次谐波 波形恢复 调节因子
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基于TDLAS多线吸收的超燃冲压发动机直连台架燃烧场二维分布测量
3
作者 夏晖晖 张顺平 +5 位作者 杨顺华 阚瑞峰 许振宇 阮俊 姚路 黄安 《实验流体力学》 北大核心 2025年第1期80-86,共7页
本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求... 本文针对超燃冲压发动机燃烧室扩张段非均匀流场温度和水汽浓度二维分布的高分辨率测量需求,发展了先进的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)燃烧场分布重建技术,该技术通过增加激光测量光路上扫描获得的水汽吸收谱线数目,实现场分布重建问题求解方程数量的增加;通过联立所有交叉光路下吸收光谱获得的吸光度方程,构建以温度和浓度为未知数的最优化目标函数;并采用全局寻优模拟退火算法对目标函数进行求解,实现温度场和水汽分压场的重建。发动机直连台架试验中,采用正交光路布局,设计共16条测量光路(水平5条、垂直11条)的方形光机结构,集成TDLAS测量系统。对5只DFB激光器采用分时直接吸收探测方式,测量频率4 kHz,每条测量光路下可扫描获得5条水汽吸收谱线(7467.77、7444.36、7185.60、7179.75和6807.83 cm),系统在高温炉上开展了多温度台阶标定测试,温度测量偏差在2.7%以内。外场试验中,对16条光路下同步采集到的吸收光谱数据进行离线处理,获得了发动机燃油点火、燃烧、熄火各个状态下的温度场和水汽分压场分布数据。试验结果表明:TDLAS多线吸收测量技术能够实现场分布准确稳定测量,满足发动机复杂燃烧流场诊断和恶劣工况工程应用需求。 展开更多
关键词 超燃冲压发动机 燃烧诊断 场分布二维测量 可调谐激光吸收光谱 全局寻优重建算法
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基于激光吸收光谱的Cs原子浓度检测系统设计研究 被引量：1
4
作者 宋泽阳 梁立振 +5 位作者 柳山虎 田镇虎 韦江龙 许永建 谢亚红 胡纯栋 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期852-860,共9页
随着磁约束核聚变研究的深入,提高负氢离子源的引出电流密度成为负氢离子源的关键问题之一。负氢离子的形成很大程度上依赖于离子源中Cs的循环过程,通过Cs在负离子源内部的蒸发使负离子源表面功函数降低,从而提高负离子产率。因此,基于... 随着磁约束核聚变研究的深入,提高负氢离子源的引出电流密度成为负氢离子源的关键问题之一。负氢离子的形成很大程度上依赖于离子源中Cs的循环过程,通过Cs在负离子源内部的蒸发使负离子源表面功函数降低,从而提高负离子产率。因此,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术设计并建立一种新的Cs原子浓度检测系统,实现微量Cs的快速实时检测,对负离子密度提升具有重要指导作用。本文围绕光源发生单元、光学传输测试单元、信号处理采集单元、光谱显示与分析单元四个方面进行系统分析与设计,建立了离线测试系统并开展了系统测试实验,获得Cs原子浓度与温度的变化趋势图。实验结果表明,随着蒸气池温度的升高,系统检测的Cs原子浓度呈现出随温度增加而升高的非线性正相关趋势,表明该系统实现了Cs原子浓度的定量检测。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐二极管激光 激光吸收光谱 Cs原子浓度
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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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基于透射曲线拟合的高精度激光吸收光谱温度检测方法 被引量：1
6
作者 高慧 姚树智 +4 位作者 张蒙 姜萌 张子昊 王学锋 杨勇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3052-3059,共8页
可调谐激光吸收光谱技术在流场检测领域应用越来越广泛,然而恶劣的现场应用环境对测试系统的环境适应性、抗噪声干扰能力提出了更高的要求。直接吸收光谱技术可以获得吸收峰的全部信息,对多类测试环境均适用,如风洞,发动机喷射流场等,... 可调谐激光吸收光谱技术在流场检测领域应用越来越广泛,然而恶劣的现场应用环境对测试系统的环境适应性、抗噪声干扰能力提出了更高的要求。直接吸收光谱技术可以获得吸收峰的全部信息,对多类测试环境均适用,如风洞,发动机喷射流场等,然而受现场测试环境影响,获得的测试信号信噪比通常较差,难以实现高精度检测。针对这一问题,对直接吸收光谱技术的数据处理分析算法进行了分析研究,提出了一种基于透射曲线拟合的高精度温度反演分析方法。利用水汽在7185.6和7444.3 cm-1附近的吸收谱线,研制了基于直接吸收光谱检测技术的温度检测系统,开展了573K-1173K温度范围内测试信号的处理分析,对比分析了基线-吸收线型拟合算法与透射曲线拟合算法的反演结果。当检测温度为773 K时,相比基线-吸收线型拟合算法,透射曲线拟合算法在7444.3 cm-1波段附近的逐点拟合误差峰峰值可以减小约30%,7185.6 cm-1波段附近的逐点拟合误差峰峰值可以减小约16%。573~1173 K温度范围内,透射曲线拟合算法反演温度最大误差为13 K,相比基线-吸收线型拟合算法减小了23 K。给测试信号加入不同幅度的随机噪声信号,两种算法反演温度的标准差均随噪声幅度的增加而增加,同时温度越高,温度反演标准差越大。当噪声的峰峰值分别为20、60和100 mV时,不同温度下基线-吸收线型拟合算法温度反演结果的标准差最小值为18 K,最大值为313 K,透射曲线拟合算法温度反演结果的标准差最小值为4 K,最大值为44 K。实验分析结果表明,相比基线-吸收线型拟合算法,透射曲线拟合算法可以修正激光器功率基线拟合误差,提高透射信号拟合精度,减小温度反演误差。对比不同噪声水平下测试信号的温度反演结果表明,透射曲线拟合算法在噪声干扰下可以实现更高的检测精度,具有更强的抗噪声干扰能力。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱 直接吸收光谱 温度检测 透射曲线拟合
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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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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
8
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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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
9
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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可调谐二极管激光吸收光谱法监测大气痕量气体中的浓度标定方法研究 被引量：27
10
作者 阚瑞峰 刘文清 +4 位作者 张玉钧 刘建国 王敏 高山虎 陈军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期392-395,共4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,获得被测气体的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者定量分析。在空气痕量气体检测中,一般需要和长光程吸收池相结合使用。可调谐二极管激光... 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,获得被测气体的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者定量分析。在空气痕量气体检测中,一般需要和长光程吸收池相结合使用。可调谐二极管激光吸收光谱法就是在可调谐二极管激光器与长光程吸收池技术相结合的基础上发展起来的一种新的痕量气体检测方法。这种方法不仅精度较高,选择性强而且响应速度快。已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测。在大部分痕量气体检测仪器中需要精确地对检测气体进行在线的浓度标定,文章介绍了一个简单而精确的浓度标定方法,从理论上进行了分析,然后通过实验证明了这种方法的可行性。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 多次反射池 参考池 等效浓度
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CO和CO_2的1·58μm波段可调谐二极管激光吸收光谱的二次谐波检测研究 被引量：28
11
作者 涂兴华 刘文清 +5 位作者 张玉钧 董凤忠 王敏 王铁栋 王晓梅 刘建国 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1190-1194,共5页
红外可调谐二极管激光吸收光谱技术作为新的痕量气体监测分析方法,在大气化学研究和污染气体监测中得到了应用。文章介绍利用可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)技术对常压下的CO和CO2的近红外波段光谱静态测量研究和洛伦兹线型下的CO2... 红外可调谐二极管激光吸收光谱技术作为新的痕量气体监测分析方法,在大气化学研究和污染气体监测中得到了应用。文章介绍利用可调谐二极管激光吸收光谱学(TDLAS)技术对常压下的CO和CO2的近红外波段光谱静态测量研究和洛伦兹线型下的CO2二次谐波光谱与调制度的关系。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱学 CO CO2 二次谐波检测 调制度
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基于可调谐激光吸收光谱技术的脱硝过程中微量逃逸氨气检测实验研究 被引量：18
12
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 2015年第6期1639-1642,共4页
为了对电厂脱硝过程中逃逸的微量氨气进行在线检测,实验室采用可调谐激光吸收光谱技术对常温常压下以及不同温度下的低浓度氨气进行了测量试验,其中电厂逃逸氨气检测处温度约为650K。通过分析近红外波段的氨气吸收谱线,并考虑实际测量环... 为了对电厂脱硝过程中逃逸的微量氨气进行在线检测,实验室采用可调谐激光吸收光谱技术对常温常压下以及不同温度下的低浓度氨气进行了测量试验,其中电厂逃逸氨气检测处温度约为650K。通过分析近红外波段的氨气吸收谱线,并考虑实际测量环境H2O和CO2等浓度很大的气体吸收谱线的干扰,实验选取2.25μm附近的ν2+ν3谱线作为浓度检测谱线。为了验证所选谱线对低浓度NH3的测量能力,实验对H2O,CO2和NH3的吸收谱线进行模拟,发现低浓度NH3受较大浓度的H2O和CO2谱线的干扰较小,尤其是CO2谱线的干扰可以忽略不计,且2.25μm处谱线强度远远大于通讯波段1.53μm处的谱线。基于新型Herriott池以及高温管式炉,结合可调谐激光吸收光谱中的直接吸收技术和波长调制技术,实现了对不同温度下超低浓度NH3的高分辨率快速检测。常温常压下其线型函数可以利用洛伦兹线型来近似描述,直接吸收测量技术可以使探测极限降低到0.225×10-6。通过采用简单降噪处理技术如多次平均、简单小波分析等,得到不同温度下的谐波信号与浓度具有良好的线性关系,为采用可调谐激光吸收光谱技术进行现场低浓度逃逸氨气检测提供了很好的依据。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱 近红外 NH3浓度测量 探测极限
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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
13
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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利用可调谐半导体激光吸收光谱技术对燃烧环境中的CO在线测量 被引量：11
14
作者 王超 王飞 +4 位作者 邢大伟 张海丹 吴奇 岑可法 严建华 《燃烧科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期176-180,共5页
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,选用2.3,μm附近的R(30)吸收谱线,利用波长调制技术分别对高温管式炉炉中标定的CO/N2气体和自制燃油炉燃烧烟气中CO体积分数进行测量.引入激光强度影响系数Tr(t)对实验结果进行修正,以排除激光强度变... 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,选用2.3,μm附近的R(30)吸收谱线,利用波长调制技术分别对高温管式炉炉中标定的CO/N2气体和自制燃油炉燃烧烟气中CO体积分数进行测量.引入激光强度影响系数Tr(t)对实验结果进行修正,以排除激光强度变化所造成的干扰.结果表明,实验验证了R(30)谱线在1,200,K以下,随着温度的上升谱线强度上升,更有利于高温下CO测量.测量CO体积分数变化趋势与燃烧工况相符,并且与其他测量仪器所测结果一致,谱线R(30)应用于工业现场中燃烧环境下的CO测量具有一定的可行性. 展开更多
关键词 光学测量 可调谐半导体激光吸收光谱 燃烧 波长调制 CO
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基于可调谐二极管激光吸收光谱学对二次谐波检测噪声分析研究 被引量：16
15
作者 涂兴华 刘文清 +5 位作者 王铁栋 王晓梅 王敏 张玉钧 刘建国 董凤忠 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第4期522-526,共5页
在可调谐红外激光器的基础上发展的新的痕量气体监测分析方法,已在大气化学研究和污染气体监测领域中得到了应用．在无法通过增加光程长度来提高系统检测灵敏度的环境中,降低噪声、提高信噪比,是提高TDLAS二次谐波检测技术系统检测灵敏... 在可调谐红外激光器的基础上发展的新的痕量气体监测分析方法,已在大气化学研究和污染气体监测领域中得到了应用．在无法通过增加光程长度来提高系统检测灵敏度的环境中,降低噪声、提高信噪比,是提高TDLAS二次谐波检测技术系统检测灵敏度的途径之一．介绍了TDLAS的噪声来源并对短吸收光程下的CO和CO2的近红外波段二次谐波进行了测量研究和噪声分析．获得CO和CO2的最小检测灵敏度分别为0．73％和0．98％。这一结果能够满足某些对于测量要求不是很高的情况下的环境监测的需要。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱学 二次谐波检测 噪声 背景噪声
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可调谐二极管激光吸收光谱技术参数选择及优化 被引量：8
16
作者 高楠 杜振辉 +3 位作者 唐邈 杨杰文 杨春梅 汪曣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3174-3178,共5页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)系统性能受调制参数,如调制度、调制频率、扫描幅度及扫描频率影响,实际测量中各参数不存在明确的选择依据。针对此问题,文章在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响,... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)系统性能受调制参数,如调制度、调制频率、扫描幅度及扫描频率影响,实际测量中各参数不存在明确的选择依据。针对此问题,文章在一定的理论基础上通过实验分别观察各调制参数对二次谐波信号的影响,通过分析检测信号的特征,如幅值、信噪比、对称性及峰宽得出其变化规律,总结出在不同系统功能和需求下系统各调制参数的优化依据及方法。系统在计算浓度和温度时应优先考虑幅值和信噪比,从而使调制度达到最佳值,调制频率和扫描频率取较小值;在线形推导压强时优先考虑信号的对称性和峰宽,根据计算的具体要求确定调制参数;扫描幅度的确定以得到完整谐波信号为准;再根据系统的速度和精度需求调整扫描频率。该研究为此类系统工作状态的确定提供了实验依据。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱 调制参数 二次谐波信号 参数选择
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可调谐激光二极管吸收光谱系统信号分析及谱线畸变校正技术研究 被引量：11
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作者 鲍伟义 朱永 +2 位作者 陈俊 陈俊清 梁波 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期1015-1019,共5页
利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时,波长调制伴随的光强幅度调制,会使解调出的谐波谱线发生畸变。在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析,给出了光强幅度调制引起吸... 利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时,波长调制伴随的光强幅度调制,会使解调出的谐波谱线发生畸变。在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析,给出了光强幅度调制引起吸收谱线畸变的理论解释。提出了在波长调制过程中进行同步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变,设计了实验方案并进行了二氧化碳气体实验验证。实验表明,平抑后的残余光强调制幅度约比补偿前降低了3个数量级,气体吸收谱线二次谐波畸变量比补偿前降低了92%。该方法在有效校正光谱线畸变的同时,降低了对系统中光电探测器、滤波器、数模转换器等环节的动态范围要求,具有在工业现场痕量气体在线监测系统中推广应用的潜力。 展开更多
关键词 可调谐激光二极管吸收光谱 波长调制 信号分析 谐波 谱线畸变校正
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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
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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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奇异值分解用于可调谐二极管激光吸收光谱技术去除系统噪声 被引量：7
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作者 王喆 汪曣 +3 位作者 张锐 赵学玒 刘乔俊 李丛蓉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3369-3376,共8页
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术用于气体浓度检测时,会受到谐波检测中基线漂移及噪声的影响,因此如何去除系统噪声一直是研究的热点。分析了连续截断信号和构造hankel矩阵两种不同方法下,奇异值分解(SVD)对TDLAS系统检测的理论意... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术用于气体浓度检测时,会受到谐波检测中基线漂移及噪声的影响,因此如何去除系统噪声一直是研究的热点。分析了连续截断信号和构造hankel矩阵两种不同方法下,奇异值分解(SVD)对TDLAS系统检测的理论意义。将二次谐波信号分别用该方法进行矩阵化排列和奇异值分解,选取适当阈值将部分奇异值置零并重构矩阵,得到了这两种方法对基线纠漂和去噪的不同效果。实验证明,奇异值分解方法不需加入额外系统部件、不需通零气扣除背景,就能够快速有效地去除TDLAS系统噪声,而构造hankel矩阵的方法适用于去除高频噪声,连续截断信号的方法适用于进行基线纠漂。将该方法应用于实际TDLAS系统氨气检测时的二次谐波,系统噪声去除率达80%。 展开更多
关键词 奇异值分解 可调谐二极管激光吸收光谱 基线纠漂 去噪
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基于可调谐激光吸收光谱技术的硫化氢检测方法研究 被引量：16
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作者 张杨 范颖 +1 位作者 王哲 陈文亮 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2017年第12期1943-1947,共5页
硫化氢气体在线监测对于控制其泄漏风险、保护环境十分重要。可调谐激光吸收光谱技术具有灵敏度高,速度快,特异性强等优点,在气体在线检测领域具有十分广阔的应用前景。研究了基于可调谐激光吸收光谱技术的硫化氢气体检测方法,及针对测... 硫化氢气体在线监测对于控制其泄漏风险、保护环境十分重要。可调谐激光吸收光谱技术具有灵敏度高,速度快,特异性强等优点,在气体在线检测领域具有十分广阔的应用前景。研究了基于可调谐激光吸收光谱技术的硫化氢气体检测方法,及针对测量条件变化的校正方法。测量系统采用温度与电流调谐两种方式,不仅扩展了调谐范围,并且保证了调谐速率与稳定性,在锁相检测技术基础上,实现了气体吸收信号二次谐波分量提取。分析了气体压力与温度对于吸收光谱测量影响,提出了基于参数拟合的校正方法。实验结果表明,所研究的检测系统可实现硫化氢气体高灵敏检测,校正方法可有效消气体温度、压力等条件变化对于建模预测结果的影响。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱 硫化氢检测 锁相检测 校正模型
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