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煤炭地下气化产物甲烷高温高压光谱测量技术研究 被引量：1
1
作者 王旭东 姜黎明 +7 位作者 梅教旭 王瑞峰 古明思 陈家金 谈图 王贵师 刘锟 高晓明 《量子电子学报》 北大核心 2025年第1期27-36,共10页
煤炭地下气化是实现煤炭清洁高效利用的一种重要途径。针对煤炭地下气化产物甲烷在高温高压环境下的检测难题,提出了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的高温高压甲烷宽谱测量及气体参数反演方法。首先,基于宽波长可调谐半... 煤炭地下气化是实现煤炭清洁高效利用的一种重要途径。针对煤炭地下气化产物甲烷在高温高压环境下的检测难题,提出了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的高温高压甲烷宽谱测量及气体参数反演方法。首先,基于宽波长可调谐半导体激光器,建立了一套高温高压甲烷吸收宽谱测量系统;然后,利用该系统测量了2.05%的标准浓度甲烷气体在温度为200℃和400℃、压力为0.5×10^(6)~3.0×10^(6)Pa条件下的吸收光谱,光谱测量范围为6010~6190 cm^(−1);最后,基于吸收光谱,利用最小二乘拟合算法实现了甲烷浓度、温度、压力多参数同时反演,各参数反演结果误差均在10%以内。本工作为实现煤炭地下气化产物甲烷气体的在线检测提供了一种有效可行的手段。 展开更多
关键词 光谱学 光谱测量反演 可调谐半导体激光吸收光谱 甲烷 高温高压
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基于LIBS技术的钢丝表调液Zn元素快速检测分析
2
作者 时晨 马明俊 +4 位作者 方丽 赵南京 殷高方 陈富强 张小玲 《激光技术》 北大核心 2025年第2期175-179,共5页
为了实现钢丝表调液在线快速检测,采用滤纸富集钢丝表调液,验证富集方式的可行性;在此基础上研究了pH值对激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测结果的影响,并通过匹配标准样pH值分别建立定标曲线,反演某钢丝厂7种表调液中的Zn元素,进行了理... 为了实现钢丝表调液在线快速检测,采用滤纸富集钢丝表调液,验证富集方式的可行性;在此基础上研究了pH值对激光诱导击穿光谱(LIBS)技术检测结果的影响,并通过匹配标准样pH值分别建立定标曲线,反演某钢丝厂7种表调液中的Zn元素,进行了理论分析和实验验证。结果表明,Zn含量相同时,随着pH值变化,其LIBS光谱强度有显著差异;不同种类钢丝表调液pH值覆盖-0.91~8.95,针对不同pH值样品,其相关系数均达0.98以上,7种表调液LIBS技术检测与电感耦合等离子体质谱法检测结果之间平均相对误差为-13.09%;用LIBS技术结合pH值匹配建立定标曲线,可实现钢丝表调液中Zn元素快速准确测量。该研究为LIBS技术应用到钢丝生产过程中表调液关键元素的在线检测提供了方法基础。 展开更多
关键词 光谱学 快速检测 激光诱导击穿光谱 重金属 钢丝表调液
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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
3
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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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
4
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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大气污染光学遥感技术及发展趋势 被引量：20
5
作者 刘文清 陈臻懿 +4 位作者 刘建国 谢品华 张天舒 阚瑞峰 徐亮 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期1-9,共9页
空气质量和气候变化是影响人类生存环境的两大主要因素,它们与大气构成变化密切相关,因此,必须对影响人类生存和决定对流层成分的大气过程进行监测。随着监测技术的发展,大气环境监测方法从常规的监测体系向理化、遥测、应急等多种监测... 空气质量和气候变化是影响人类生存环境的两大主要因素,它们与大气构成变化密切相关,因此,必须对影响人类生存和决定对流层成分的大气过程进行监测。随着监测技术的发展,大气环境监测方法从常规的监测体系向理化、遥测、应急等多种监测分析方法相结合的综合监测技术方向发展。基于激光/光谱的大气污染监测技术以光学探测和光谱数据解析为核心,探测大气痕量气体和颗粒物的时空分布特征和输送规律,并逐渐运用于球载、无人机、卫星等区域动态遥测,可为中国大气灰霾形成的关键影响因素识别提供技术支持。 展开更多
关键词 立体监测 环境光学 大气污染
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基于车载差分吸收光谱技术的唐山SO_(2)和NO_(x)污染分布及排放研究 被引量：5
6
作者 张之栋 谢品华 +9 位作者 李昂 秦敏 方武 段俊 胡肇焜 田鑫 吕寅生 任红梅 任博 胡峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1651-1660,共10页
二氧化硫(SO_(2))和氮氧化物(NO_(x))作为大气中重要的一次排放物,人为活动造成SO_(2), NO_(x)的过度排放会对生态环境和人体健康产生巨大危害,2018年环境保护部就规定了“2+26”城市需要执行大气污染物的特别排放限值,如:燃煤锅炉排放... 二氧化硫(SO_(2))和氮氧化物(NO_(x))作为大气中重要的一次排放物,人为活动造成SO_(2), NO_(x)的过度排放会对生态环境和人体健康产生巨大危害,2018年环境保护部就规定了“2+26”城市需要执行大气污染物的特别排放限值,如:燃煤锅炉排放限值规定的二氧化硫、氮氧化物均为200μg·m-3,因此了解这些城市中SO_(2)和NO_(x)的分布与排放对大气污染防控管制具有重要意义。唐山市作为“2+26”城市中大气污染最为严重的重工业城市之一,近年来实施了多项大气污染防治措施,但空气质量问题仍然严峻。2021年2月26至3月1日,使用基于车载差分吸收光谱技术的移动污染气体监测系统对于唐山市区开展了走航观测实验,获取了走航路径上NO_(x)和SO_(2)的空间立体分布以及走航区域的排放通量。实验结果表明唐山市一环存在多处NO_(2)高值区域,均位于车辆较为集中的立交和路口处。工业园的走航中部分企业存在高NO_(2)、 SO_(2)的排放,且获取的NO_(2)和SO_(2)VCD均值较高,分别是一环的1.75~1.99倍和2.21~3.44倍。结合垂直柱浓度SO_(2)/NO_(2)的比值以及近地面浓度CO/NO_(2)的比值,并用Pearson相关系数确定SO_(2)和NO_(2)柱浓度以及NO_(2)近地面浓度和柱浓度之间的相关性,进一步分析不同区域的主要污染源,结果表明,一环走航获取的SO_(2)/NO_(2)最低为0.42,CO/NO_(2)最高为10.88, NO_(2)地表与柱浓度之间的相关性r达到0.56, 3月1日丰南工业园区走航中,获取的SO_(2)/NO_(2)最高为0.81, CO/NO_(2)最低为7.13, SO_(2)与NO_(2)VCD之间有良好的相关性r为0.787,唐山市一环区域大气污染物以车辆交通尾气排放为主,丰南工业园区大气污染物来源以工业生产过程中高架点源(烟囱)释放的大量NO_(2)和SO_(2)为主。 展开更多
关键词 空间分布 排放通量 污染源 走航观测 差分吸收光谱
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基于腔衰荡光谱技术(CRDS)对大气总活性氮氧化物(NOy)的实时测量 被引量：7
7
作者 吴盛阳 胡仁志 +7 位作者 谢品华 李治艳 刘小燕 林川 陈浩 王凤阳 王怡慧 靳华伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1661-1667,共7页
氮氧化物是大气中一种重要的痕量气体,影响大气的氧化性,危害人和动物的生理健康、导致光化学烟雾、灰霾、酸沉降等环境问题。近年来随着我国经济的迅速发展,能源消耗量的不断增加,氮氧化物的排放量居高不下,因此研究氮氧化物在大气中... 氮氧化物是大气中一种重要的痕量气体,影响大气的氧化性,危害人和动物的生理健康、导致光化学烟雾、灰霾、酸沉降等环境问题。近年来随着我国经济的迅速发展,能源消耗量的不断增加,氮氧化物的排放量居高不下,因此研究氮氧化物在大气中的含量及其化学性质具有非常重要的意义。氮氧化物(NOx)的探测方式非常多样,但总活性氮氧化物(NOy)的测量方式一直以来以催化转化化学发光法(CL)为主,本文介绍了一种热解双通道腔衰荡光谱技术(TD-CRDS)同步测量大气中NO2和NOy浓度的方法。优化了热解装置的性妮,确定了NO2的有效吸收截面,分析了系统可能存在的干扰(H2O、乙二醛、NH3、N2O等),探讨了系统的探测限(NO2腔:8.72×10^8 molecules·cm^-3;NOy腔:9.71×10^8 molecules·cm^-3)及误差(NO2的测量误差:5%,NOy的测量误差:12%)。另外,为了验证系统的性能,将CRDS与长光程差分吸收光谱(LP-DOAS)同步测量了环境气体NO2浓度,相关性系数r为0.960;与Model 42i-NOy分析仪开展环境大气NOy的对比测量,相关性系数r为0.968,均具有较好的一致性。在合肥科学岛综合楼顶楼开展了为期一周的外场观测,测量期间NO2和NOy的平均浓度分别为0.411×10^12和0.773×10^12 molecules·cm^-3,通过平均日变化图发现NO2与NOy浓度具有相似的变化趋势,一般于10:00开始下降,15:00达到最低值。CRDS技术因其高灵敏度、高时间分辨率已成为一种新型简便地测量环境大气中总活性氮氧化物的方法。 展开更多
关键词 腔衰荡光谱 热解 NO2 NOY 催化转化化学发光法
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基于场地自动化观测技术的SNPP VIIRS高频次在轨辐射定标 被引量：7
8
作者 张孟 韦玮 +3 位作者 张艳娜 赵春艳 李新 郑小兵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期149-160,共12页
针对遥感卫星高频次、高时效和高精度定标的技术需求,利用布设在敦煌辐射校正场自动化定标系统,对SNPP VIIRS遥感器的可见光到短波红外波段开展了高频次自动化绝对辐射定标试验,详细描述了自动化定标的原理和方法,明确了定标流程.针对... 针对遥感卫星高频次、高时效和高精度定标的技术需求,利用布设在敦煌辐射校正场自动化定标系统,对SNPP VIIRS遥感器的可见光到短波红外波段开展了高频次自动化绝对辐射定标试验,详细描述了自动化定标的原理和方法,明确了定标流程.针对长时间跨度中,地表光谱反射率光谱形状的变化,建立了参考反射率数据库,以解决通道反射率与参考反射率光谱形状不匹配问题.在2018年5月～11月,对SNPP VIIRS共完成了13次有效的自动化定标,并与SNPP VIIRS星上观测的表观反射率进行了比对验证.结果表明,场地自动化定标得到的表观反射率与卫星观测的表观反射率相对偏差小于5%,均方根小于3.2%,表明场地自动化定标结果与星上定标结果具有较高的一致性和稳定性,可以用于高频次在轨辐射定标. 展开更多
关键词 辐射定标 自动化观测 SNPP VIIRS 表观反射率 高频次 高精度
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天地一体化遥感监测大气污染技术进展 被引量：18
9
作者 赵冉 胡启后 +4 位作者 孙中平 吴跃 邢成志 刘浩然 刘诚 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期28-40,共13页
天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感... 天地一体化遥感监测技术通过地基和卫星融合互补,成为研究大气污染来源、传输和影响的重要方法.但目前国外主导的地基和卫星遥感算法不适应国内复杂大气环境,其数据可靠性尚需验证.为进一步推动国内大气研究自主性,厘清天地一体化遥感监测技术发展现状,对相应的平台建设、算法研发及应用实例进行介绍.结果表明:①可通过地基观测网络实时连续监测大气污染物的浓度(柱总量)廓线信息,目前国内组建并运行了CNEMC空气质量监测网络和USTC地基遥感网络.②可通过紫外-可见波段卫星载荷获取全球区域尺度大气污染物的浓度(柱总量)廓线产品,GF-5搭载的EMI填补了国内该类载荷的空白,基于DOAS(BOAS)的柱总量反演算法、基于OE的垂直廓线反演算法是当下国际主流业务算法.③天地一体化遥感监测技术以高精度、广覆盖、准定位的优势得到快速发展,可为亟需解决的大气污染治理成效评估、作用机理研究、区域传输测算及精准溯源等难题提供技术支持.研究显示,天地一体化遥感监测技术需以应用化和业务化为导向,加快观测平台硬件建设,加强相关反演算法研发,深入融合多平台数据,全面推进大气遥感监测技术的立体化和系统化发展. 展开更多
关键词 大气环境 污染 立体遥感 卫星 地基网络 高光谱
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应用于柔性电子领域的激光剥离技术进展 被引量：4
10
作者 黄御 梁勖 +3 位作者 朱能伟 潘宁 林颖 方晓东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期440-445,共6页
柔性电子是可穿戴设备、物联网等应用发展的重要研究方向。激光剥离技术是一种利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术,具有作用光波长可选、作用时间短、热影响区域小的优点,是目前实现柔性电子器件的最重要技术之一。介绍了激光... 柔性电子是可穿戴设备、物联网等应用发展的重要研究方向。激光剥离技术是一种利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术,具有作用光波长可选、作用时间短、热影响区域小的优点,是目前实现柔性电子器件的最重要技术之一。介绍了激光剥离的主要技术特点,分析其在不同的柔性电子领域的应用,讨论了应用过程中的主要工艺和作用,并总结了激光剥离技术未来的发展趋势。激光剥离技术的快速发展,会对柔性电子行业的研究和发展形成强力支持。 展开更多
关键词 激光技术 激光应用 柔性电子 激光剥离 柔性衬底
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中红外波长调制离轴积分腔输出光谱技术应用于OH自由基高灵敏度探测研究 被引量：3
11
作者 杨娜娜 方波 +4 位作者 王春晖 周昊 韦娜娜 赵卫雄 张为俊 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期278-286,共9页
将波长调制技术与离轴积分腔技术相结合,建立了波长调制离轴积分腔输出光谱实验装置,增加吸收光程,避免低频的1/f噪声和与波长无关的背景功率的影响,将其应用于OH自由基探测研究。探测激光器选择2.8μm中红外室温型连续波分布反馈式二... 将波长调制技术与离轴积分腔技术相结合,建立了波长调制离轴积分腔输出光谱实验装置,增加吸收光程,避免低频的1/f噪声和与波长无关的背景功率的影响,将其应用于OH自由基探测研究。探测激光器选择2.8μm中红外室温型连续波分布反馈式二极管激光器,OH自由基选择3568.52 cm^(-1)处Q(1.5e)跃迁谱线开展光谱探测,在512 m有效吸收光程和100 s采样时间下,实现了OH自由基1.2×10^(8)molecule/cm3的探测极限。实验研究发现,在弱透过光强下,激光器放大的自发辐射对吸收系数测量影响大,本实验装置下造成了约70倍的吸收低估,需要有效避免。 展开更多
关键词 激光吸收光谱 中红外 离轴积分腔 放大的自发辐射 OH自由基
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应用于FAGE技术测量OH自由基的激光器波长修正方法研究 被引量：3
12
作者 杏兴彪 胡仁志 +5 位作者 谢品华 陈浩 凌六一 王丹 伍军 李治艳 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期692-696,共5页
研究了一种应用于气体扩张激光诱导荧光(FAGE)技术测量OH自由基的染料激光器波长修正方法。该方法采用镍铝丝热解水汽产生稳定的高浓度OH自由基,利用重复频率为8500 Hz的染料激光器输出波长约282 nm激光作为光源.激发低压腔内热解产生... 研究了一种应用于气体扩张激光诱导荧光(FAGE)技术测量OH自由基的染料激光器波长修正方法。该方法采用镍铝丝热解水汽产生稳定的高浓度OH自由基,利用重复频率为8500 Hz的染料激光器输出波长约282 nm激光作为光源.激发低压腔内热解产生的高浓度高稳定性OH自由基产生荧光,由普通光电倍增管和光电二极管分别探测激发荧光和出腔激光强度。通过延时信号发生器统一触发激光器和高速数据采集卡并结合LabVIEW软件处理得到单位激光强度的荧光积分强度数据。连续两次扫描激光波长,当第二次扫描的荧光积分强度达到第一次最大值的0.95倍时,停止波长扫描,此时的激光器波长位置即为激发线位置。本文首先扫描激光波长,研究了282 nm激发机制下的OH自由基激发谱;然后在Q_1 2激发线位置探究了气体湿度、氧气含量、进气量以及抽速对荧光积分强度和寿命的影响;并分析了镍铝丝热解水的反应机理,初步认为热解中OH自由基主要来源于氧原子与水的反应。在以上荧光积分强度和寿命影响因素的研究基础上,优化了系统参数,使荧光积分强度波动小于±1.9%。连续多次进行波长修正,修正偏差为0.1pm。该方法能够满足气体扩张激光诱导荧光(FAGE)技术定量精确测量大气OH自由基对波长的要求。 展开更多
关键词 LIF OH自由基 FAGE 波长修正
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非相干光宽带腔增强吸收光谱技术应用于SO_2弱吸收的测量 被引量：2
13
作者 段俊 秦敏 +7 位作者 方武 胡仁志 卢雪 沈兰兰 王丹 谢品华 刘建国 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期466-470,共5页
非相干光宽带腔增强吸收光谱作为高灵敏检测技术,已成功应用于多种大气痕量气体浓度的测量。根据腔增强吸收光谱技术测量原理可知,若已知测量气体准确浓度,镜片反射率随波长的变化曲线、有效吸收长度、光学腔内有无测量气体吸收前后的... 非相干光宽带腔增强吸收光谱作为高灵敏检测技术,已成功应用于多种大气痕量气体浓度的测量。根据腔增强吸收光谱技术测量原理可知,若已知测量气体准确浓度,镜片反射率随波长的变化曲线、有效吸收长度、光学腔内有无测量气体吸收前后的光辐射变化,可测量出待测气体的吸收截面。SO_2由于a^3 B_1—X^1 A_1自旋禁阻跃迁,在345~420nm波段吸收截面较低(~10^(-22) cm2/molecule),其测量有一定难度,而准确的弱吸收截面对于卫星反演大气痕量气体浓度以及大气研究等方面均有重要意义。采用365nm LED光源的宽带腔增强吸收光谱实验装置测量357~385nm波段范围SO_2的弱吸收,获得该波段SO_2弱吸收截面,并与已公开发表的SO_2吸收截面进行对比,相关系数r为0.997 3,验证了非相干光宽带腔增强吸收光谱技术准确测量气体弱吸收截面的适用性。 展开更多
关键词 吸收截面 非相干光宽带腔增强吸收光谱 SO_2
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基于多轴差分吸收光谱技术测量对流层HCHO垂直分布 被引量：9
14
作者 田鑫 徐晋 +5 位作者 谢品华 李昂 胡肇焜 李晓梅 任博 吴子扬 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2325-2331,共7页
甲醛(HCHO)在大气光化学反应中扮演着重要的角色,是一种重要的气溶胶前体物和光化学氧化指示剂。大气中HCHO的来源主要是直接排放和光化学反应生成。大气光化学反应与太阳辐射强度密切相关,一般来说,太阳辐射强度越强,大气光化学反应越... 甲醛(HCHO)在大气光化学反应中扮演着重要的角色,是一种重要的气溶胶前体物和光化学氧化指示剂。大气中HCHO的来源主要是直接排放和光化学反应生成。大气光化学反应与太阳辐射强度密切相关,一般来说,太阳辐射强度越强,大气光化学反应越剧烈, HCHO的二次来源产率也就越高。故针对HCHO的研究成为当今大气环境研究的一个重要课题。介绍了基于多轴差分吸收光谱技术(MAX-DOAS)获取对流层HCHO垂直柱浓度(VCD)及垂直廓线的反演算法。该方法是基于非线性最优估算法的两步反演方法,首先反演气溶胶垂直廓线,然后在此基础上反演HCHO垂直廓线。其中第二步气体廓线反演时,气溶胶廓线线型会影响气体廓线反演的权重函数从而影响气体垂直廓线反演的精度,为此,研究了三种不同气溶胶廓线类型(指数型、高斯型和玻尔兹曼型)对HCHO垂直廓线反演的影响。结果表明,在三种气溶胶廓线类型条件下,当气溶胶光学厚度(AOD)为0.1时,气体反演的总误差、平均核的包络线、灵敏高度上限、自由度以及HCHO垂直廓线结果都比较接近,即气溶胶廓线类型对HCHO垂直廓线反演的影响很小。而对于200 m以下(含200 m)的近地面,通过指数型、高斯型和玻尔兹曼型气溶胶廓线获取的HCHO体积混合比(VMR)与真实HCHO VMR的差异分别为36.89%,-0.04%和23.30%,表明使用指数型和玻尔兹曼型气溶胶廓线类型反演HCHO垂直廓线会高估近地面HCHO浓度,而高斯型气溶胶廓线类型则正好相反。此外,还反演了北京国科大站点一次污染过程中HCHO的垂直廓线,分析了污染过程中HCHO的垂直分布特征。结果表明, HCHO主要集中在1.0 km以下且一天中高值出现在午后,主要来自于本地产生,即西南风将污染的VOCs气团带到观测点,经过本地的光化学反应产生HCHO而积累,造成了此次HCHO浓度升高。结合气流后向轨迹分析,来自站点西南方向的输送是引起HCHO污染的重要原因。故观测站点的HCHO主要受污染输送和二次氧化的影响。最后对比了此次污染过程中不同气溶胶条件对HCHO廓线反演的误差影响。结果显示,气溶胶浓度高时,反演的灵敏高度和自由度下降,反演的高度分辨率下降,且反演总误差增加。 展开更多
关键词 多轴差分吸收光谱 HCHO垂直分布 反演算法 气溶胶廓线类型 污染过程
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多轴差分吸收光谱技术对冬季大气HONO垂直分布特征研究 被引量：2
15
作者 田鑫 任博 +10 位作者 谢品华 牟福生 徐晋 李昂 李素文 郑江一 李晓梅 任红梅 黄骁辉 潘屹峰 田伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2039-2046,共8页
HONO作为大气OH自由基的前体物和重要贡献源,影响着大气中污染物的氧化降解,控制着对流层大气的自净能力,对灰霾和光化学烟雾形成起到重要作用,同时受污染排放特征、垂直传输和混合、非均相反应和大气光氧化等影响,HONO具有明显的垂直... HONO作为大气OH自由基的前体物和重要贡献源,影响着大气中污染物的氧化降解,控制着对流层大气的自净能力,对灰霾和光化学烟雾形成起到重要作用,同时受污染排放特征、垂直传输和混合、非均相反应和大气光氧化等影响,HONO具有明显的垂直分布特征,因此探究大气中HONO的垂直分布特征对于了解大气灰霾和光化学污染的形成和控制都十分重要。MAX-DOAS作为一种被动遥感技术,能够快速有效地获取大气中污染物的立体分布特征。采用MAX-DOAS仪器对合肥市科学岛2017年12月冬季大气HONO和NO_(2)进行了立体探测,通过基于最优估算的气溶胶和痕量气体廓线反演算法PriAM获取了两种气体的垂直分布特征。研究结果表明,在观测期间NO_(2)在近地面10 m内体积混合比(VMR)和垂直柱浓度(VCD)的范围分别在0.51×10^(11)~20.5×10^(11)molecules·cm^(-3)和6.0×10^(15)~5.5×10^(16)molecules·cm^(-2),在垂直方向上其浓度主要集中在1 km内,且在近地面浓度混合均匀。HONO的VMR和VCD分别在0.03×10^(10)~5.1×10^(10)molecule s·cm^(-3)和3.5×10^(14)~7.0×10^(15)molecules·cm^(-2)之间,浓度高值出现在100 m内,浓度随高度的升高而明显下降。通过对HONO和NO_(2)的对比发现,HONO/NO_(2)比值在0.17%~16.0%(VMR)和1.0%~25.0%(VCD)之间,表明研究期间HON O主要来自于NO_(2)的转化。对冬季一次典型污染过程(2017.12.26—2017.12.31)分析,HONO/NO_(2)的比值大于5%,且HONO的浓度值升高(大于0.26×10^(11)molecule s·cm^(-3)),表明污染条件下NO_(2)向HONO的转化作用变强。结合风场信息研究发现,污染期间研究区域的NO_(2)和HONO浓度受到合肥市城区、安徽北部和西北部地区传输的影响。 展开更多
关键词 多轴差分吸收光谱 二氧化氮 气态亚硝酸 垂直分布 反演算法
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基于LIBS的元素成像技术在古气候研究中的应用 被引量：1
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作者 王琪 游利兵 +5 位作者 王宏伟 张艳琳 胡泽雄 范军 方晓东 罗乐 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期492-499,共8页
古气候学是研究地球的过往气候的一门学科,可以预测未来气候变化,解决有关环境、资源等问题。基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术可以快速、准确、原位分析复杂多样的大面积古气候样本,获得能够与气候建立联系的元素信息,在气候变化研... 古气候学是研究地球的过往气候的一门学科,可以预测未来气候变化,解决有关环境、资源等问题。基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术可以快速、准确、原位分析复杂多样的大面积古气候样本,获得能够与气候建立联系的元素信息,在气候变化研究中展现出很好的应用前景。首先介绍了基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术的基本原理,其次回顾了目前常用的成像系统的仪器配置,包括激光光源、聚焦系统和光谱探测系统等,最后介绍了国内外基于激光诱导击穿光谱元素成像技术分析古气候代理物的典型案例。该研究对基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术在古气候研究中的应用有很好的指导作用。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱技术 元素成像 古气候学 洞穴沉积物 海洋动物外壳
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基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术研究进展 被引量：6
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作者 罗贤锋 游利兵 +2 位作者 徐健 方晓东 罗乐 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期66-73,共8页
元素成像技术是一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的元素光谱强度成像技术,该技术拥有多元素分析能力、原位成像能力和大面积样本扫描成像能力,且样本制备简易、成像速度快。首先介绍了LIBS元素分布成像技术的原理,其次介绍了目前常用... 元素成像技术是一种基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术的元素光谱强度成像技术,该技术拥有多元素分析能力、原位成像能力和大面积样本扫描成像能力,且样本制备简易、成像速度快。首先介绍了LIBS元素分布成像技术的原理,其次介绍了目前常用的LIBS成像设备,最后回顾了LIBS成像技术在古气候学、病理分析、药物代谢及植物学分析等领域的相关应用。 展开更多
关键词 激光技术 激光诱导击穿光谱技术 元素成像 古气候学 生物样本 纳米材料
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放电准分子激光电磁干扰环境下控制系统设计 被引量：6
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作者 马英岚 梁勖 +1 位作者 赵读亮 方晓东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期210-212,共3页
为了在放电激励准分子激光的电磁干扰环境下,实现有效的抗干扰控制系统设计,采用全光纤接口设计和基于电压频率转换实现的高精度模拟信号传输的方法,取得了放电准分子激光空间电磁干扰强度和压频转换波形等数据,进行了理论分析和实验验... 为了在放电激励准分子激光的电磁干扰环境下,实现有效的抗干扰控制系统设计,采用全光纤接口设计和基于电压频率转换实现的高精度模拟信号传输的方法,取得了放电准分子激光空间电磁干扰强度和压频转换波形等数据,进行了理论分析和实验验证。结果表明,在最强电场干扰14V/m、最强磁场干扰38A/m的条件下,系统能够实现误差小于2.5%的模拟信号稳定传输,工作稳定可靠。这一结果对分析和设计能够稳定工作并抗干扰的准分子激光器控制系统是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 抗干扰的控制系统 压频-频压转换 光纤通讯
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白噪声扰动在波长调制离轴积分腔输出光谱技术中的应用研究 被引量：3
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作者 王静静 董洋 +5 位作者 田兴 陈家金 谈图 朱公栋 梅教旭 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2657-2663,共7页
离轴积分腔输出光谱技术是痕量气体检测的重要方法,这种测量方法的检测限容易受到残余腔模式噪声和背景噪声的影响。通过注入射频白噪声到激光器的调制电流中,以减小离轴积分腔输出光谱中的残余腔模式噪声,同时利用波长调制技术抑制了... 离轴积分腔输出光谱技术是痕量气体检测的重要方法,这种测量方法的检测限容易受到残余腔模式噪声和背景噪声的影响。通过注入射频白噪声到激光器的调制电流中,以减小离轴积分腔输出光谱中的残余腔模式噪声,同时利用波长调制技术抑制了背景信号的影响,进一步提高了基于离轴积分腔输出光谱技术的甲烷传感系统的信噪比。首先,详细研究了不同功率射频白噪声对空气中甲烷吸收光谱的影响,并对吸收谱的线宽进行了分析,计算出了不同功率噪声扰动下的吸收谱对应的最佳调制幅度。随后,研究了不同功率的射频白噪声对2f信号的影响。结果表明,随着扰动噪声功率的增加,基线噪声水平和2f信号幅值同时减小。对几组2f信号的信噪比进行分析,确定了射频白噪声提高系统信噪比的最佳功率为-25 dBm。最后,研究了0.05~2.2×10^-6浓度范围内,甲烷浓度与2f信号之间的对应关系,结果表明:在甲烷浓度小于1.0×10^-6时,甲烷浓度与2f信号之间的线性度为0.999 6;在甲烷浓度为0.1~2.2×10^-6时,甲烷浓度与2f信号之间呈曲线关系,二阶多项式拟合的相关度为0.999 89。此外,对浓度为2.2×10^-6的甲烷气体进行了长时间的测量,并利用Allan方差对系统的稳定性进行了分析,分析结果表明系统的最佳积分时间为1 250 s,系统的可探测极限约为1.2×10^-9。最后,使用建立的甲烷气体探测系统,对大气环境中的甲烷气体浓度进行了长达两个昼夜的检测,结果显示甲烷浓度的昼夜变化规律是昼降夜升,浓度昼夜波动范围在2.02~2.3×10^-6范围内,平均浓度为2.14×10^-6。本研究为离轴积分腔输出光谱技术在痕量气体测量方面的应用提供了一定的参考,对高精密的原位痕量气体测量仪器的研发具有重要的指导价值。 展开更多
关键词 离轴积分腔输出光谱 波长调制 射频白噪声 腔模噪声 检测极限
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全Stokes偏振关联成像技术研究 被引量：3
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作者 张家民 时东锋 +1 位作者 黄见 王英俭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期140-147,共8页
近年来,随着关联成像技术的高速发展,已被广泛应用于诸多领域内,并引起了高度关注。偏振探测技术能够区分不同材质物体,可以增强系统的探测识别能力。文中结合偏振探测和关联成像技术的优点,利用Walsh-Hadamard散斑对场景进行照明,并对... 近年来,随着关联成像技术的高速发展,已被广泛应用于诸多领域内,并引起了高度关注。偏振探测技术能够区分不同材质物体,可以增强系统的探测识别能力。文中结合偏振探测和关联成像技术的优点,利用Walsh-Hadamard散斑对场景进行照明,并对场景反射光进行分时偏振探测,实现了对场景的全Stokes偏振关联成像。搭建相应的实验系统对多材质物体进行了成像实验,利用不同偏振探测信号与照明散斑计算并获得了物体的Stokes参数图像,实现了对同一场景中的不同材质物体和相同材质不同结构物体的区分。通过演化压缩采样复原技术,在不同采样率下对物体图像进行了复原,结果表明:演化压缩采样复原技术能在较低的采样率下,复原出清晰的场景全偏振信息。 展开更多
关键词 关联成像 偏振探测 Stokes参数 压缩采样
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