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

1

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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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

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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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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

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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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基于激光吸收光谱开放式大气CO2的在线监测 被引量：18

4

作者 何莹 张玉钧 +6 位作者 阚瑞峰 夏慧 耿辉 阮俊 王敏 崔小娟 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期10-13,共4页

二氧化碳(CO2)作为最主要的温室气体,引发的气候变化和生态环境问题已经成为世界关注的焦点,因此在线监测环境大气中CO2浓度,分析生态系统的CO2通量是重要任务。将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术与开放式长光程技术相结合设计了... 二氧化碳(CO2)作为最主要的温室气体,引发的气候变化和生态环境问题已经成为世界关注的焦点,因此在线监测环境大气中CO2浓度,分析生态系统的CO2通量是重要任务。将可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术与开放式长光程技术相结合设计了大范围CO2监测仪,系统选择CO2在近红外1.57μm附近的吸收线,以30 s的时间分辨率对城郊大气CO2浓度进行了连续测量,得出日变化和连续监测结果。结果表明在无污染排放源的城市郊区,大气中的CO2具有明显的日变化周期性,基本特点是白天浓度低,夜间浓度高。监测仪不需要气体采样、具有高灵敏度、高分辨性、可快速在线监测、调校简单等优点,检测限可以达到4.2×10-7。为生态系统中的温室气体大范围通量监测提供了有效的方法。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 开放光程 二氧化碳

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基于激光吸收光谱乙炔在线监测技术的研究 被引量：12

5

作者 何莹 张玉钧 +7 位作者 阚瑞峰 夏慧 王敏 崔小娟 陈玖英 陈东 刘文清 刘建国 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期2228-2231,共4页

中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031摘要乙炔作为有机化工产品原料,广泛应用于化学工业中,但易燃易爆,在储存和工业生产中有必要对其进行实时在线监测。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具... 中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031摘要乙炔作为有机化工产品原料,广泛应用于化学工业中,但易燃易爆,在储存和工业生产中有必要对其进行实时在线监测。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有高选择性、高灵敏、快速响应等特点,在痕量气体检测中得到了广泛的应用。文章研究了乙炔气体在近红外波段的吸收线分布特征,详细地讨论了基于近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术的乙炔在线监测系统设计方案;建立了实验测量系统,研究了信号检测方法和浓度反演算法,对长度10cm的样品池和已知标准浓度乙炔气体配制的不同浓度乙炔气体进行检测,检测限可以达到1.46cm3.m-3;进行了动态检测实验,测量结果具有较好的稳定性和可靠性。分析表明系统设计方案可行,由此发展的乙炔在线监测系统可用于乙炔储存、运输和使用过程中泄漏报警。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 乙炔(C2H2) 在线监测 泄漏报警

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黑曲霉孢子灭活前后红外消光特性 被引量：11

6

作者 顾有林 王成 +6 位作者 杨丽 欧宗伟 胡以华 李乐 赵义正 陈卫 王鹏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期36-41,共6页

黑曲霉孢子是生物气溶胶的重要组成部分，质量消光系数是研究黑曲霉孢子电磁衰减特性的重要参数。采用压片法测量了灭活前后黑曲霉孢子2.5-15μm波段的反射光谱，并利用Krames-Kronig（K- K）关系计算了黑曲霉孢子红外波段的复折射率。... 黑曲霉孢子是生物气溶胶的重要组成部分，质量消光系数是研究黑曲霉孢子电磁衰减特性的重要参数。采用压片法测量了灭活前后黑曲霉孢子2.5-15μm波段的反射光谱，并利用Krames-Kronig（K- K）关系计算了黑曲霉孢子红外波段的复折射率。基于Mie散射理论求出了灭活前后黑曲霉孢子红外波段的质量消光系数，并对结果进行了分析和讨论。分析结果表明：3-5μm波段，灭活后平均质量消光系数降低了4.6%，8-14μm波段，灭活后平均质量消光系数降低了89.5%，由此可知，保持活性对于提高黑曲霉孢子的电磁衰减能力具有重要的意义。 展开更多

关键词 黑曲霉孢子 红外 灭活 复折射率 质量消光系数

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开放光程TDLAS系统对北京城区NH_3浓度的连续检测 被引量：20

7

作者 陈东 刘文清 +4 位作者 张玉钧 刘建国 王晓梅 阚瑞峰 王敏 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期311-314,共4页

氨气是大气酸性成分的主要中和剂,是影响区域空气质量、大气能见度以及酸性沉降的重要因素。研制了基于开放光程近红外可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术的大气NH3浓度连续监测系统,并... 氨气是大气酸性成分的主要中和剂,是影响区域空气质量、大气能见度以及酸性沉降的重要因素。研制了基于开放光程近红外可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术的大气NH3浓度连续监测系统,并对北京城区大气NH3浓度进行了两个星期的连续检测。检测结果表明,北京城区大气具有较高的NH3浓度,且具有明显的日变化周期特征,基本特点是白天浓度低,夜晚浓度高且变化相对平缓。相关性研究表明,非农业排放源,特别是城市交通的机动车尾气排放是北京城区大气NH3的主要来源。 展开更多

关键词 激光技术 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 氨气

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高温氨逃逸激光原位监测的浓度反演算法 被引量：9

8

作者 何莹 张玉钧 +2 位作者 王立明 尤坤 高彦伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期897-901,共5页

对烟气脱硝后的氨逃逸进行准确、灵敏、快速监测,避免氨气对环境的二次污染是工业和环保领域的工作重点之一。选择氨气1.53μm的单根吸收谱线为目标谱线,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)和波长快速扫描技术研究了高温烟气氨逃... 对烟气脱硝后的氨逃逸进行准确、灵敏、快速监测,避免氨气对环境的二次污染是工业和环保领域的工作重点之一。选择氨气1.53μm的单根吸收谱线为目标谱线,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)和波长快速扫描技术研究了高温烟气氨逃逸原位监测方法,并设计了相应的开放光路测量系统。分析了高温环境下温度对测量的影响,研究了温度修正方法,并设计了烟道现场氨浓度免定标精确反演算法,由实验得出最大相对检测误差为1.5%。通过工业现场的安装运行验证了文中系统的工程实用性和算法的可靠性,对于我国工业脱硝过程的监控和烟气安全排放起有效的技术支持。 展开更多

关键词 氨逃逸 激光吸收光谱 温度修正 浓度反演 原位监测

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基于激光技术结合温度修正的高温HF气体检测方法研究（英文） 被引量：8

9

作者 何莹 张玉钧 +3 位作者 尤坤 高彦伟 陈晨 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期964-970,共7页

氟化氢(HF)是变电站气体绝缘开关进行故障诊断的重要特征气体之一,因此HF气体的高测量精度,快速响应,实时在线检测的方法是工业和环境领域的研究重点之一。结合激光吸收光谱技术和蒙乃尔钢材加工的耐腐蚀多次反射池搭建HF检测实验系统;... 氟化氢(HF)是变电站气体绝缘开关进行故障诊断的重要特征气体之一,因此HF气体的高测量精度,快速响应,实时在线检测的方法是工业和环境领域的研究重点之一。结合激光吸收光谱技术和蒙乃尔钢材加工的耐腐蚀多次反射池搭建HF检测实验系统;分析了HF气体在不同温度下的激光吸收光谱特性,根据HITRAN数据库的HF气体配分函数系数得到配分函数曲线和吸收线强曲线;在研究工作中重点设计了结合激光光谱解析和温度参数修正的浓度反演算法以实现气体浓度的准确检测;结合多次反射吸收池的温度特性利用不同浓度配比的HF样气得到连续实验结果。多次反射池加热后并稳定工作在313和323 K时,温度修正前浓度反演的最大相对误差分别为5.33%和5.87%,温度修正后浓度反演的最大相对误差分别为1.20%和1.47%。通过连续检测和计算,系统在323K时HF检出限为8.7×10^(-5)mmol·mol^(-1),高于290K时的检出限6.3×10^(-5)mmol·mol^(-1)(20 m光程)。尽管高温环境下温度修正后的检测误差大于室温情况,但是同一高温下温度修正后的检测误差仍低于未经过温度修正的值。通过该研究证明了本浓度反演算法工作稳定、可靠,可以满足化工生产现场HF实时监测的需求,对于我国工业HF气体的安全排放监管和环境保护起有效的技术支持。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 温度修正 浓度反演算法 多次反射池 氟化氢

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大尺度区域水汽浓度激光检测方法的研究 被引量：9

10

作者 何莹 张玉钧 +4 位作者 王立明 尤坤 周毅 孙晓敏 刘振民 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期608-612,共5页

为了实现大尺度区域下大气中水汽浓度的高灵敏度、高精确性、快速响应检测,与遥感反演的数据进行校正,采用了TDLAS直接吸收技术结合开放式监测的方法。选择水汽分子在1.27μm附近的单根吸收谱线为目标谱线,设计了大尺度区域水汽激光检... 为了实现大尺度区域下大气中水汽浓度的高灵敏度、高精确性、快速响应检测,与遥感反演的数据进行校正,采用了TDLAS直接吸收技术结合开放式监测的方法。选择水汽分子在1.27μm附近的单根吸收谱线为目标谱线,设计了大尺度区域水汽激光检测系统。结合多次反射池验证了系统性能,40m光程下极限灵敏度为14.803mmol.mol-1。利用本系统在中国科学院禹城综合试验站完成了1 420m光程下的连续外场实验,系统工作稳定,并与同场地涡度相关观测系统中的气体分析仪LI-7500的测量数据进行了对比,数据一致性较好。为在复杂野外非均匀下垫面的水汽浓度变化的监测提供新方法。 展开更多

关键词 激光吸收光谱 开放光路 水汽 大尺度区域

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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

11

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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基于可调谐半导体激光吸收光谱的瓦斯监测方法研究 被引量：15

12

作者 陈东 刘文清 +3 位作者 阚瑞峰 王敏 张玉钧 刘建国 《光学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期598-600,603,共4页

瓦斯爆炸是煤矿安全的主要威胁,对瓦斯气体浓度进行准确、快速、实时监测和预警是治理瓦斯灾害的有效手段。实验研究了近红外半导体激光吸收光谱技术在煤矿瓦斯气体安全检测中的应用。系统光源采用的是1.65μm波长的近红外可调谐DFB激光... 瓦斯爆炸是煤矿安全的主要威胁,对瓦斯气体浓度进行准确、快速、实时监测和预警是治理瓦斯灾害的有效手段。实验研究了近红外半导体激光吸收光谱技术在煤矿瓦斯气体安全检测中的应用。系统光源采用的是1.65μm波长的近红外可调谐DFB激光器,使用了波长调制和二次谐波检测技术,通过光纤进行信号传输。系统检测限低于0.09%,气体浓度的检测速度最高可达到0.02s。研究表明:该技术具有实时、连续、快速、非接触检测的特点;现场无带电部件,具有多点分布式遥测的能力,能够满足煤矿瓦斯安全检测的要求。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制光谱 瓦斯

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TDLAS直接吸收法测量CO_2的基线选择方法 被引量：22

13

作者 朱晓睿 卢伟业 +3 位作者 饶雨舟 李越胜 卢志民 姚顺春 《中国光学》 EI CAS CSCD 2017年第4期455-461,共7页

本文基于可调谐半导体激光吸收谱线(TDLAS)技术的直接吸收测量,选用中心工作波长为1 580 nm的DFB激光器,在室温及大气常压条件下检测了模拟烟气中的CO_2浓度;采用去峰拟合法和纯N2线拟合法获得基线后反算出了CO_2的浓度,并将反算结果进... 本文基于可调谐半导体激光吸收谱线(TDLAS)技术的直接吸收测量,选用中心工作波长为1 580 nm的DFB激光器,在室温及大气常压条件下检测了模拟烟气中的CO_2浓度;采用去峰拟合法和纯N2线拟合法获得基线后反算出了CO_2的浓度,并将反算结果进行了对比。结果表明:采用纯N2线拟合法反算出的浓度的最大相对误差为2.64%,均方值为1.69%;采用去拟合法反算出的浓度的最大相对误差为9.81%,均方值为7.81%。以纯N2吸收谱线作基线的纯N2线拟合方法反算出的浓度的准确度较高,可以为CO_2浓度测量的基线选择提供参考。 展开更多

关键词 可调谐半导体激光吸收谱线技术 直接吸收 CO2测量 光谱分析

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一种移动式遥测天然气泄漏检测仪 被引量：7

14

作者 张帅 刘文清 +8 位作者 张玉钧 阚瑞峰 阮俊 王立明 余殿强 董金婷 韩小磊 崔益本 刘建国 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期570-574,共5页

天然气管道泄漏检测对人员安全、环境保护以及国家财产安全等具有重要的意义,但是,由于管线跨越地域广阔,操作工况以及环境情况复杂,致使管线的泄漏检测存在困难。文章介绍了一种基于波长扫描差分吸收光谱技术的移动式遥测天然气泄漏检... 天然气管道泄漏检测对人员安全、环境保护以及国家财产安全等具有重要的意义,但是,由于管线跨越地域广阔,操作工况以及环境情况复杂,致使管线的泄漏检测存在困难。文章介绍了一种基于波长扫描差分吸收光谱技术的移动式遥测天然气泄漏检测仪。针对遥测回波吸收光谱特性,提出了基于小波变换的改进型软阈值小波去噪方法,实验分析能够提高系统信噪比3倍多,同时在遥测光强为530nA时,可达到的最小遥测灵敏度为80ppm.m,系统采用波长扫描差分吸收光谱技术成功实现天然气泄漏的定量遥测与准确定位,具有快速、准确、智能及安全等特点。 展开更多

关键词 无合作目标 波长扫描差分吸收光谱 定量遥测 小波去噪

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调谐半导体激光光谱分时扫描多路方法 被引量：15

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作者 陈东 刘文清 张玉钧 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1901-1905,共5页

针对调谐半导体激光光谱多组分气体检测需要,提出了一种基于多激光分时扫描的激光时分多路新方法.该方法结合了波长调制光谱技术,通过对多台检测激光器输出波长的分时扫描,在一个系统周期内实现多组分气体的准同时检测.将该方法应用于... 针对调谐半导体激光光谱多组分气体检测需要,提出了一种基于多激光分时扫描的激光时分多路新方法.该方法结合了波长调制光谱技术,通过对多台检测激光器输出波长的分时扫描,在一个系统周期内实现多组分气体的准同时检测.将该方法应用于天然气泄漏红外激光多组分检测系统,通过对天然气主要成份CH4和H2S的同时测量,及时发现可能的天然气气体泄漏,在满足灵敏检测的前提下,实现了系统结构的简化. 展开更多

关键词 调谐半导体激光吸收光谱 半导体激光 多路 分时扫描

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梨花粉红外波段复折射率测定与分析 被引量：8

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作者 李乐 胡以华 +3 位作者 顾有林 陈卫 赵义正 陈善静 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期89-92,共4页

花粉是生物气溶胶重要的组成部分,复折射率是研究花粉光学特性以及探测、识别生物气溶胶成分的重要参数。采用压片法对梨花粉2.5~15μm波段的反射光谱进行了测量,利用Krames-Kronig（K-K）关系计算了复折射率,并就傅里叶红外光谱仪测试... 花粉是生物气溶胶重要的组成部分,复折射率是研究花粉光学特性以及探测、识别生物气溶胶成分的重要参数。采用压片法对梨花粉2.5~15μm波段的反射光谱进行了测量,利用Krames-Kronig（K-K）关系计算了复折射率,并就傅里叶红外光谱仪测试压片的入射角和复折射率长波长、短波长区外推两方面对结果作了误差分析。结果表明,测试时18°入射角以及长波长、短波长区外推对梨花粉复折射率的计算结果影响不大,利用反射光谱计算花粉复折射率的方法是可行的。计算得到的复折射率谱对梨花粉光学特性的研究以及生物气溶胶成分的探测、识别有一定的参考价值。 展开更多

关键词 复折射率 梨花粉 红外波段

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差频中红外激光光谱技术探测大气甲醛污染研究 被引量：4

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作者 刘建国 刘文清 +2 位作者 张玉钧 陈东 阚瑞峰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z2期211-215,共5页

文中开展室温工作的差频中红外激光吸收光谱技术及其对大气痕量有机污染物的探测研究。采用高效、宽带和准相位匹配的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)作为激光差频器元件,把1.523μm DFB 半导体激光器和1 064.5 nmNd:YAG 激光器泵浦 PPLN 晶... 文中开展室温工作的差频中红外激光吸收光谱技术及其对大气痕量有机污染物的探测研究。采用高效、宽带和准相位匹配的周期极化铌酸锂晶体(PPLN)作为激光差频器元件,把1.523μm DFB 半导体激光器和1 064.5 nmNd:YAG 激光器泵浦 PPLN 晶体产生的差频输出调谐到甲醛在3.5μm附近的一条吸收线附近,利用调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术测量大气中甲醛气体浓度,并通过波长调制和二次谐波检测技术消除光路中干涉条纹的干扰,同时使用紧凑型 Herriott 多次反射池,使检测下限达到1 ppb 量级。系统具有快速、实时、室温工作等特点,通过调谐差频器的泵浦半导体激光器波长,就能够实现对其他有毒有害有机和无机污染物的检测。 展开更多

关键词 激光差频 中红外 激光光谱 波长调制光谱 甲醛

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氨气激光在线检测中浓度精确反演的研究 被引量：8

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作者 何莹 张玉钧 +1 位作者 王立明 尤坤 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期421-426,共6页

氨气是大气中含量最为丰富的碱性痕量气体,氨浓度检测是近年来环境和农业领域的一个重要研究方向。利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,结合波长高频扫描技术和多次反射池技术设计了氨气激光在线检测系统。通过激光中心波长锁定... 氨气是大气中含量最为丰富的碱性痕量气体,氨浓度检测是近年来环境和农业领域的一个重要研究方向。利用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,结合波长高频扫描技术和多次反射池技术设计了氨气激光在线检测系统。通过激光中心波长锁定、背景基线拟合、吸收线型拟合、光强归一化和线性最小二乘拟合算法实现了氨浓度的精确反演。分析了系统性能,在24.32m光程下系统检测限为0.157mg/m3。使用该浓度反演方法实现了氨气的高灵敏、高精确在线检测。 展开更多

关键词 激光技术 氨气 浓度反演

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基于低温辐射计的长波红外绝对光谱响应率测量 被引量：2

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作者 刘红博 史学舜 +3 位作者 徐文斌 刘长明 刘红元 王恒飞 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3680-3685,共6页

长波红外光谱(8~14μm)是介于中红外和太赫兹波之间的重要电磁辐射,对应着地球表面常温目标物体的光谱辐射波段和地球"第三大气窗口",相对于短波和中波光谱辐射,长波红外辐射受大气散射影响较小。因此,长波红外光电探测器在... 长波红外光谱(8~14μm)是介于中红外和太赫兹波之间的重要电磁辐射,对应着地球表面常温目标物体的光谱辐射波段和地球"第三大气窗口",相对于短波和中波光谱辐射,长波红外辐射受大气散射影响较小。因此,长波红外光电探测器在红外光谱成像、红外侦察、光谱探测等领域得到广泛使用。绝对光谱响应率作为表征探测器响应能力的主要参数之一,对其高精度标定的需求亟待解决。现在传统方法,即基于标准辐射源的定标方法已无法满足诸多高精度绝对光谱响应率的应用需求。目前,国内还没有建立基于激光光源和低温辐射计的长波红外绝对光谱响应率校准装置,主要原因是缺少光功率稳定、光束质量高的激光光源,以及性能稳定的长波红外传递标准探测器。针对此问题,开展了以激光为光源,以低温辐射计为光功率测量基准的长波红外绝对光谱响应率量值溯源技术研究。课题组选用可调谐CO2稳频激光器作为光源,以低温辐射计作为光功率测量基准;采用CdTe晶体电光调制器搭建了激光功率稳定控制系统;根据光束传输理论,搭建长波红外空间滤波器以优化光束质量;采用积分球与HgCdTe探测器组合,研制了性能稳定可靠的标准传递探测器,建立了长波红外探测器绝对光谱响应率高准确度校准装置,实现长波红外光谱范围(9.2~10.8μm)探测器绝对光谱响应率的高准确度校准测量。选择可调谐激光器输出的波长值9.62和10.60μm分别对积分球型HgCdTe探测器进行了测量。实验结果表明,(1)利用低温辐射计准确测量光功率,光功率测量不确定度优于0.30%~0.42%(k=2);(2)探测器绝对光谱响应率测量不确定度优于0.80%~1.02%(k=2),其他波长点可参考分析。该工作实现了基于激光光源的长波红外探测器绝对光谱响应率的高准确度校准。 展开更多

关键词 长波红外光谱 长波红外探测器 绝对光谱响应率 低温辐射计

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基于多特征波长光谱分析的天然气泄漏遥测系统 被引量：3

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作者 李静 鲁旭涛 杨泽辉 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1249-1252,共4页

为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分... 为快速地、大范围地对天然气管道进行泄漏监测,设计了基于静态傅里叶变换干涉系统的甲烷气体浓度遥测系统。采用对准甲烷分子吸收峰的红外光源照射被测区域,再由聚光准直系统和干涉模块完成干涉条纹的获取。最后,通过多特征波长光谱分析算法计算被测区域的浓度程长积,进而反演相应的甲烷浓度。通过HITRAN光谱数据库选择了1.65μm的主特征吸收峰,从而光源使用1.65μm的DFB激光器。为了在不增加系统硬件结构的基础上提高检测精度及稳定性,引入辅助波长求解吸光度比值,进而通过多特征波长比例运算的方法获得被测气体的浓度程长积。实验针对泄漏速度恒定的标准甲烷液化气罐检测,采用PN1000型便携式甲烷检测仪的检测数据作为标准数据与本系统的测试数据进行对比,测试距离分别为100,200和500m。实验结果显示,甲烷浓度检测值在泄漏一段时间稳定后,系统检测值也基本保持稳定。对100m的检测距离而言,浓度程长积的检测误差小于1.0%。随着测试距离的增大,检测误差也相应的增大,距离500m的检测误差小于4.5%。总之,在气体泄露稳定后系统检测误差均小于5.0%,满足野外天然气泄漏遥测要求,该方法采用差分思想,在求解吸光度比率的过程中将误差消除,降低了外界干扰造成的误差,从而提高系统的检测精度及稳定性。 展开更多

关键词 遥测 天然气泄漏 静态傅里叶变换干涉系统 浓度程长积

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