基于QEPAS技术的乙炔微量气体高灵敏度检测研究 被引量：6

1

作者 马欲飞 佟瑶 +6 位作者 张立功 何应 张静波 王龙 龙金虎 于欣 孙锐 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2869-2872,共4页

石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术,具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等优点。乙炔(C_2H_2)是一种化学性质活泼的有毒气体,对它进行高灵敏度检测在变压器故障诊断、环境监测等领域有着重要的意义,... 石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术,具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等优点。乙炔(C_2H_2)是一种化学性质活泼的有毒气体,对它进行高灵敏度检测在变压器故障诊断、环境监测等领域有着重要的意义,基于此,采用QEPAS技术对C_2H_2微量气体展开高灵敏度检测研究。采用输出波长为1.53μm的连续波分布反馈半导体激光器作为激发光源。为了提高信噪比和简化数据处理过程,QEPAS传感器系统采用波长调制和2次谐波探测技术。为了提高QEPAS系统信号幅值,相比于常见的共振频率为32.768kHz的石英音叉,采用了共振频率较低的30.72kHz石英音叉作为声波传导器,同时还优化了石英音叉与激光束的空间位置、激光波长调制深度,并添加了声波微共振腔,选择的微共振腔长度为4mm、内径为0.5mm,最终获得了2.7ppm的优异检测极限,归一化噪声等效吸收系数为1.3×10^(-8) cm^(-1)·W·Hz^(-1/2)。 展开更多

关键词 QEPAS C_2H_2气体 共振频率 微共振腔

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激光雷达场景三维姿态点法向量估计方法 被引量：17

2

作者 张楠 孙剑峰 +2 位作者 姜鹏 刘迪 王鹏辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期163-170,共8页

激光成像雷达能够获取反映目标三维空间位置的点云数据,可直接估计目标三维姿态角,是完成特征提取、目标配准等工作的重要参数。实现场景的三维姿态估计,借鉴基于点法向量的三维姿态估计算法(PDVA),针对真实场景中表征场景坐标系(SCS)... 激光成像雷达能够获取反映目标三维空间位置的点云数据,可直接估计目标三维姿态角,是完成特征提取、目标配准等工作的重要参数。实现场景的三维姿态估计,借鉴基于点法向量的三维姿态估计算法(PDVA),针对真实场景中表征场景坐标系(SCS)坐标轴的正方向向量偏差较大的问题,提出了一种优化的三维姿态估计算法(OPDVA)。该方法利用场景点云存在大面积近似平面区域的特点,通过随机抽样一致算法(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)的平面模型对聚类中其他方向的点法向量进行滤除,得到最优拟合平面对应的法向量即为修正后的SCS坐标轴。利用旋转变换和重采样等技术手段,分别采用矩形包围盒法、PDVA和OPDVA对3组真实场景距离像进行实验。实验结果表明:OPDVA方法对场景的姿态估计明显优于其他两种方法,姿态估计误差不超过4°,对存在遮挡的场景也同样适用。 展开更多

关键词 激光雷达 姿态估计 场景目标 随机抽样一致算法

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高速PLIF成像诊断应用的脉冲串激光器研究进展 被引量：7

3

作者 李旭东 梅峰 +3 位作者 闫仁鹏 刘志祥 姜玉刚 陈德应 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期2116-2126,共11页

平面激光诱导荧光是基于片状激光光束,激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光,通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。... 平面激光诱导荧光是基于片状激光光束,激发流场中自由基或示踪粒子辐射荧光,通过对该荧光成像获得流场空间分布信息的一种成像诊断技术。脉冲串激光器是目前能够满足高速平面激光诱导荧光技术对高重频、大能量激光光源需求的有效光源。本文针对应用于高速平面激光诱导荧光成像诊断中的脉冲串激光器进行了综述,对比了脉冲串激光不同产生方式的特点,阐述了发展状况,并对作为高速激光诊断光源的脉冲串激光器的发展前景做了展望。 展开更多

关键词 平面激光诱导荧光 脉冲串激光 调Q技术 半导体激光器泵浦

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新型光电探测技术在精确制导武器上的应用研究(特约) 被引量：10

4

作者 宋闯 姜鹏 +2 位作者 段磊 孙剑峰 范之国 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期210-219,共10页

精确制导武器是现代战争中的主战武器,采用光电制导的精导武器具有分辨能力强、命中精度高的优势,在对地对海、防空反导、空间攻防等领域得到广泛应用。随着光电制导武器在现代战争中的作用愈发突出,其相应的对抗手段也在不断发展,使其... 精确制导武器是现代战争中的主战武器,采用光电制导的精导武器具有分辨能力强、命中精度高的优势,在对地对海、防空反导、空间攻防等领域得到广泛应用。随着光电制导武器在现代战争中的作用愈发突出,其相应的对抗手段也在不断发展,使其面临的作战环境日趋复杂,光电制导系统需不断增强对复杂作战环境的适应能力。在对红外、可见光、激光半主动等光电探测技术在制导武器中的应用现状总结基础上,分析了当前技术对抗恶劣自然天气、复杂背景、人为干扰等作战环境能力的不足。针对当前发展的多光谱探测、偏振成像、激光三维成像、量子探测等新型技术,介绍目前研究进展和成果,主要包括多光谱/多谱段成像对抗真假目标和识别伪装、偏振成像对抗雨雾等恶劣自然天气、激光三维成像在对抗复杂背景和穿透遮蔽等方面的应用优势和研究进展。最后,系统分析了当前新型探测技术应用存在的问题和需要突破的关键技术,并建议从基础器件研发、信息处理和目标特性研究等方面着力,通过基础技术和应用技术的联合攻关,推进新型探测技术的制导应用取得突破。 展开更多

关键词 精确制导 新型光电 光学成像

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GM-APD激光雷达距离像邻域KDE重构 被引量：3

5

作者 刘迪 孙剑峰(指导) +4 位作者 姜鹏 高尚 周鑫 王鹏辉 王骐 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期355-360,共6页

对盖革模式APD激光雷达系统的距离像重构算法进行了研究,设计了一种基于像素邻域核密度估计的重构算法。从系统原理出发,结合探测概率模型研究了距离像重构算法的理论基础。根据系统特点提出了一种基于像素邻域核密度估计的改进算法,并... 对盖革模式APD激光雷达系统的距离像重构算法进行了研究,设计了一种基于像素邻域核密度估计的重构算法。从系统原理出发,结合探测概率模型研究了距离像重构算法的理论基础。根据系统特点提出了一种基于像素邻域核密度估计的改进算法,并对其原理进行了分析。通过仿真数据对直方图算法和邻域核密度估计算法进行了验证,以距离重构准确率曲线进行了定量评价对比,并进一步将算法应用到真实盖革模式APD激光雷达数据中进行了距离像重构实验。实验结果表明,在低帧数时,基于像素邻域统计核密度估计的重构算法可有效提高距离像重构的效果。 展开更多

关键词 距离像重构 激光雷达 GM-APD 像素邻域 核密度估计

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拉曼光谱技术结合主成分分析-支持向量机对砷类矿物药的分类识别研究 被引量：6

6

作者 韩斯琴高娃 李楠 +1 位作者 薛兰 哈斯乌力吉 《分析科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期224-228,共5页

为了快速检测砷类矿物药,建立了拉曼光谱技术结合主成分分析(PCA)-支持向量机(SVM)分类识别砷类矿物药的新方法。首先对雄黄、雌黄、信石和砒霜的拉曼光谱进行了归属,并进行了PCA-SVM分类识别。然后分别测定了五个批次雄黄的拉曼光谱,... 为了快速检测砷类矿物药,建立了拉曼光谱技术结合主成分分析(PCA)-支持向量机(SVM)分类识别砷类矿物药的新方法。首先对雄黄、雌黄、信石和砒霜的拉曼光谱进行了归属,并进行了PCA-SVM分类识别。然后分别测定了五个批次雄黄的拉曼光谱,并进行了PCA-SVM分类识别,最后对其拉曼光谱的差异进行了分析。该方法快速、方便、准确,为砷类矿物药的检测和质量控制提供了潜在应用价值。 展开更多

关键词 拉曼光谱 主成分分析法 支持向量机法 砷类矿物药 分类识别

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激光等离子体点火在航空航天动力系统的应用 被引量：3

7

作者 李晓晖 于欣 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期49-55,共7页

激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点,成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程;其次,回顾了激光等离子体... 激光等离子体点火以其点火位置和时序方便可控、工况适应性好、电磁干扰小、启动快、可实现重复点火等优点,成为航空航天动力系统极具潜力的一种点火技术。介绍了激光等离子体点火的技术特点及其基本物理过程;其次,回顾了激光等离子体点火在航空航天动力系统应用的研究现状,尤其是哈尔滨工业大学近年来取得的研究成果;最后,分析了激光等离子体点火面临的问题,并对其发展前景进行了展望。分析表明,激光等离子体点火在无毒非自燃推进剂的火箭发动机和碳氢燃料的超燃冲压发动机的可靠重复点火上具有广泛的应用前景,但要实现工程应用,仍需要解决激光点火器与航空航天动力系统的一体化设计、激光点火器的小型化和工程化等问题。 展开更多

关键词 激光等离子体 点火 航空航天动力系统

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基于石英增强光声光谱的HCl痕量气体高灵敏度探测研究 被引量：4

8

作者 马欲飞 何应 +4 位作者 于欣 杨超博 杨振 白雪含 孙锐 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1033-1036,共4页

HCl是一种有毒有害气体,对其高灵敏度探测具有非常重要的意义,然而到目前为止,采用激光光谱的手段对其探测的研究报道很少。石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术,具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等... HCl是一种有毒有害气体,对其高灵敏度探测具有非常重要的意义,然而到目前为止,采用激光光谱的手段对其探测的研究报道很少。石英增强光声光谱(QEPAS)是近年来发展起来的一种痕量气体探测技术,具有系统体积小、价格低廉、探测灵敏度高等优点。以5 000ppm HCl∶N_2混合气作为待测目标,采用输出波长为1 742.38nm的分布反馈连续波单纵模半导体激光器,开展对基于QEPAS技术的HCl高灵敏度探测研究。为了提高信噪比和简化数据处理过程,QEPAS传感器系统采用波长调制和2次谐波探测技术。研究中,首先对声波探测系统中微共振腔强声波增强特性进行了讨论,选择了"共轴"形式的声波微共振腔,并对其尺寸进行了优化,选择的微共振管长度为4mm、内径为0.5mm。实验中研究了激光波长调制深度对QEPAS系统产生的信号幅度的影响,当QEPAS系统积分时间为1s、激光波长调制深度为0.23cm^(-1)时,获得了815ppb的优异检测极限,归一化噪声等效吸收系数为7.41×10^(-9)cm^(-1)·W·Hz^(-1/2)。在后续的实验中,可在待测HCl气体中加入水汽分子,提高HCl分子的热弛豫速率,进一步提高HCl-QEPAS传感器系统的信号强度。 展开更多

关键词 QEPAS HCL气体 波长调制 微共振腔

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三维成像激光雷达应用的亚纳秒激光器研究进展 被引量：15

9

作者 位超杰 闫仁鹏 +2 位作者 李旭东 孟祥熙 刘欣阳 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1270-1280,共11页

激光雷达具有高分辨率和测量精度、体积小和数据率高等特点,已经成为地面三维成像和大气探测的主要技术手段之一。微脉冲激光雷达技术可以实现对目标的准连续测量,有效地降低了激光雷达的体积和功耗,对于推动激光雷达在航空航天领域的... 激光雷达具有高分辨率和测量精度、体积小和数据率高等特点,已经成为地面三维成像和大气探测的主要技术手段之一。微脉冲激光雷达技术可以实现对目标的准连续测量,有效地降低了激光雷达的体积和功耗,对于推动激光雷达在航空航天领域的应用具有重要意义。本文针对微脉冲激光雷达应用的高重复频率亚纳秒激光器进行了综述,对比和讨论了亚纳秒激光器不同产生方式的特点和发展现状,并对亚纳秒激光器的未来发展做了展望。 展开更多

关键词 激光雷达 单光子探测 调Q技术 激光放大

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1.35GHz线性调频Nd:YVO_4激光器 被引量：3

10

作者 徐新瑞 樊荣伟 +1 位作者 陈兆东 陈德应 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期7-11,共5页

报道了808 nm连续半导体泵浦全固态Nd:YVO_4线性调频激光器实验研究。利用优化谐振腔长度、腔内插入倾斜标准具,采用温度控制、机械减震和隔绝外部环境等稳频操作,实现了稳定的1 064 nm单频激光输出,最大输出功率140 m W。利用法柏干涉... 报道了808 nm连续半导体泵浦全固态Nd:YVO_4线性调频激光器实验研究。利用优化谐振腔长度、腔内插入倾斜标准具,采用温度控制、机械减震和隔绝外部环境等稳频操作,实现了稳定的1 064 nm单频激光输出,最大输出功率140 m W。利用法柏干涉仪观察单频输出,并利用刀口法测量得到的基模高斯光束质量M2为1.05。在谐振腔内插入RTP电光晶体并连接外部高压电源,通过线性电光效应改变谐振腔长度以及改变标准具倾斜角度避免腔长调节过程中的模式跳频,实现了1.35 GHz的稳定线性调频激光输出。编程控制高压电源给RTP晶体施加幅值为2 200 V的锯齿波形电压,实现了频率20 Hz,平均输出功率为85 m W周期性的调频信号输出。 展开更多

关键词 线性调频 ND:YVO4 单频激光 RTP晶体

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宽波段高分辨率小型紫外成像光谱仪光学系统研究 被引量：3

11

作者 丛海芳 王春晖 王宇 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期562-566,共5页

结合小型紫外光谱仪器设计原理对紫外成像光谱仪进行了研究。以离轴抛物镜为望远镜,超环面光栅为成像光谱系统设计了系统方案;该光学系统的优化设计就是对超环面光栅的参数设计。分析了光栅的光程函数和像差方程,总结了单超环面光栅结... 结合小型紫外光谱仪器设计原理对紫外成像光谱仪进行了研究。以离轴抛物镜为望远镜,超环面光栅为成像光谱系统设计了系统方案;该光学系统的优化设计就是对超环面光栅的参数设计。分析了光栅的光程函数和像差方程,总结了单超环面光栅结构的完善聚焦条件和完善成像条件;这两种条件无法在代数计算下得到完善代数解,限制了光谱仪的工作波段和视场,引入遗传算法解决了这个问题。以一工作波段为200～280nm的日盲紫外成像光谱仪为例对设计理论进行验证,根据优化理论计算了初始结构最优解并进行光线追迹模拟,成功得到了F数为5.7,焦距为102mm,全视场全波段调制传递函数值在奈奎斯特频率(20lp.mm-1)下大于0.65的高分辨率成像光谱仪光学系统。设计结果表明这种光学系统设计理论适用于小型宽波段高分辨率紫外成像光谱仪。 展开更多

关键词 小型成像光谱仪 紫外 超环面光栅

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