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基于可调谐半导体激光吸收光谱的CO和CH_4实时检测系统设计被引量：20: 2015年; 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)具有高灵敏度和高分辨率等特点,被广泛应用在痕量气体的快速检测中。研制了基于TDLAS的开放式长光程CO和CH4实时检测系统,采用直接吸收的方法,避免了波长调制技术中必需的浓度标定,结构简单。利用STM32进行数据采集处理,获取气体浓度值和光强变化值,通过串口屏实现浓度和光强值的在线显示以及浓度和光强随时间变化的曲线显示,并将浓度数据存储在SD卡中,取代上位机操作,实现检测系统小型化。利用中心波长在2333 nm附近的激光器结合直接吸收的方法,在往返750 m的长光程上,对合肥市科学岛的大气CO和CH4进行同时检测实验。检测结果表明,大气中CO浓度值整体低于CH4值。对该系统进行长时间的测试,验证系统稳定性,CO系统检测限为0.205 mg/m3,CH4为0.181 mg/m3。; 李明星刘建国阚瑞峰姚路袁松戴云海魏敏许振宇阮俊; 关键词：光谱学可调谐半导体激光吸收光谱实时检测

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高速气流流速测量方法研究被引量：20: 2012年; 以激光Doppler效应为原理,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术的窄线宽、可调谐优势,可实现高速气流流速的实时在线检测.介绍了流速测量的基本原理和方法,搭建了双光路流速测量系统,利用DFB激光器位于1398 nm处的水汽吸收线进行10 kHz快速扫描,获得高速气流的实时光谱信息,并根据两路吸光度曲线之间的Doppler频移来反演气流流速.介绍了频率标定和Doppler频移测量的方法.在风洞上进行了流速测量验证实验,将流速测量结果与理论计算结果进行了对比,二者之间符合得较好,初步证明了该方法的可行性.分析了系统的性能及可能引起流速测量误差的因素。; 张亮刘建国阚瑞峰刘文清张玉钧许振宇陈军; 关键词：可调谐半导体激光吸收光谱流速

基于可调谐半导体激光光谱大气CO_2监测仪被引量：33: 2014年; 中红外为分子的基频吸收带,利用可调谐二极管吸收光谱(TDLAS)技术,扫描气体的单根吸收谱线,可以对温室气体进行高灵敏度探测。介绍了利用2704nm波段激光器结合直接吸收的方法对温室气体进行探测的小型化光谱仪的研制。利用数字信号处理器(DSP)对吸收信号进行采集处理,并根据环境温度值和海拔高度对气体吸收浓度进行校正,同时对激光器波长进行锁定,保证了探测精度,最后对结果数据进行存储。系统采用电池供电,响应时间为1.6s,检测限为5×10-7,实验对系统进行了长时间测试,验证了系统的稳定性和可行性。; 袁松阚瑞峰何亚柏姚路许振宇阮俊何俊峰魏敏李明星贾良权刘建国; 关键词：波长锁定

基于室温脉冲量子级联激光器的大气N_2O监测仪研制: 2012年; 介绍了一种基于室温脉冲量子级联激光器的大气N_2O监测仪的研制。以中心波长为1274cm^(-1)的分布反馈式量子级联激光器为光源,结合长光程多次反射池,可实现对大气中N_2O的测量。该系统利用激光器长脉冲产生的线性频率啁啾,扫描通过气体分子完整的吸收线,从而进行定性和定量分析。集成的数据分析软件根据HITRAN04数据库中的谱线参数采用直接吸收的方法对气体进行测量,不需要定标。系统具有良好的重复性和稳定性,检测限低于13 ppb,可实现大气中N_2O的检测。; 汤媛媛刘文清阚瑞峰刘建国许振宇阮俊姚路; 关键词：量子级联激光器红外吸收光谱气体检测

基于量子级联激光器的温室气体测量方法研究被引量：14: 2014年; 中红外为分子的基频吸收波段,可被用于痕量气体的高灵敏度检测。介绍了基于中红外室温连续量子级联激光器(CW-QCL)结合波长调制技术(WMS)的光谱检测方法,研究了消除气体间交叉干扰的方法,并进行了相关的验证实验。利用中心波长在1274cm-1波段附近的量子级联激光器搭建了一套开放光路温室气体探测实验系统,进行101m开放式测量实验,实现了对大气中CH4、N2O的同步在线测量,检测限分别为3.87×10-9和1.28×10-9,验证了实验系统和实验方法的可行性,为实现区域高灵敏温室气体监测奠定了基础。; 魏敏刘建国阚瑞峰王薇姚路许振宇袁松戴云海贾良权; 关键词：光谱学红外吸收光谱量子级联激光器温室气体监测波长调制

Voigt线形函数二阶导数研究被引量：1: 2014年; 在强展宽条件下,光谱信号二阶导数相互的交叠影响较小,是一种潜在的反演光谱信息的手段.本文研究了光谱Voigt线形函数的二阶导数,得出了其二阶导数全域积分为0的性质,计算了二阶导数最小值与偶数高阶导数最大值和最小值的解析结果,并通过数值计算与曲线拟合得出了其极大值位置与零点位置的比例与洛仑兹-多普勒半宽比的关系,为强展宽下由光谱二阶导数准确反演光谱信息提供了理论基础.; 杨晨光阚瑞峰许振宇张光乐刘建国

基于代数迭代算法的燃烧火焰温度场和气体浓度场重建研究被引量：6: 2015年; 基于TDLAS(tunable diode laser absorption spectroscopy)技术,以水汽作为目标气体,采用直接吸收的测量方式,探测了甲烷空气预混平焰炉燃烧区域水汽的吸收光谱信号,通过ART(algebraic reconstruction technique)代数迭代算法对燃烧场温度和水汽浓度分布进行了模拟重建和实验研究,模拟重建采取5×5共25个网格的正方形重建区域,假定25个网格的一个温度浓度二维分布,模拟28条激光束从不同的角度方位穿越重建区域,得到模拟射线下的投影值,经ART算法重建,结果显示温度场和水汽浓度场的重建偏差均在1%以内。实验采用分布反馈式激光器作为光源,选取H2O的7 153.722,7 153.748和7 154.354cm-1三条吸收线作为测温谱线,其中前两条线不区分作为一条吸收线来处理。使用平移台多方位平行扫描,共获取30路光谱吸收信号,经数据处理、算法重建和双线比值法测温原理得到了圆形平焰炉16个不同区域的温度浓度值,且炉面偏向中心区域温度浓度值较高,边缘较小,结果表明代数迭代算法能够很好地实现燃烧区域温度场和水汽浓度场的反演。; 夏晖晖刘建国许振宇阚瑞峰何亚柏张光乐陈玖英; 关键词：温度场浓度场

基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究被引量：36: 2012年; 介绍了基于半导体激光器作光源的吸收光谱测温技术研究和开发集成的系统,利用H_2O在1.4μm附近的吸收线对的线强比值来反演温度.介绍了该系统在实验室管式高温上的标定和开放炉管的测量验证,结果显示各设置温度下测量温度波动平均在50 K左右.之后在CH_4/空气预混平焰炉上进行进一步验证,发现在吸收线7153.7 cm^(-1)长波一侧出现了HITRAN08中未给出的几条H_2O吸收和该吸收线重叠.HITEMP中在这些波长上有对应的吸收线给出,但对另一条选用的吸收7154.354 cm^(-1),给出的可对应吸收线中心频率和测量不一致.根据实验测量结果和HITRAN/HIlTEMP的对比,对选择吸收线对的位置和线强等参数继续采用实验室标定结果,并引入HlTEMP中给出的这些高温下表现出来的吸收线参数,在平焰炉不同当量比状态下做了测量对比.; 许振宇刘文清刘建国何俊峰姚路阮俊陈玖英李晗袁松耿辉阚瑞峰; 关键词：吸收光谱温度测量

室温脉冲QCL光谱特性实验研究被引量：3: 2012年; 本文报道导了对长脉冲工作模式下中心波长为1274cm1量子级联激光器光谱特性的研究结果.通过采用高带宽的中红外HgCdTe探测器及高速数据采集装置得以记录时域下的光谱,结合高分辨率的标准具,可以获得有关光谱在频域下的信息.通过对测量的光谱数据的分析,获得了光谱的外形、调谐特性、分辨率随时间变化的特性与规律,以及电压、温度对光谱的影响方式,得到了提高光谱分辨率、优化光谱质量的方法,从而可以提高下一步光谱定量分析的准确性.; 汤媛媛刘文清何亚柏阮俊许振宇姚路阚瑞峰; 关键词：量子级联激光器

2.0μm处CO2高温谱线参数测量研究被引量：5: 2013年; 研究高温下待测气体的谱线属性,如谱线强度、自加宽系数、空气加宽系数、温度系数等,为高温环境中可调谐半导体激光吸收光谱技术反演温度、浓度、速度及其场分布提高精度和可靠性起着十分重要的作用.HITEMP数据库中的数据基本上是理论计算结果,与实际情况存在相当的误差.为了获得所选2.0μm处的可用于燃烧诊断的CO2谱线参数,本文采用半导体激光器作为光源,结合实验室的高温测量系统,记录了700—1300 K温度范围内所选谱线的高温吸收光谱,获得了各谱线在相应温度下的谱线强度、自展宽系数及温度系数等谱线参数.测量得到CO2的5006.978 cm 1和5007.7874 cm 1谱线强度与理论计算值相对误差小于11%;获得了现有数据库缺少的温度系数和高温下自展宽系数数据.所有各项参数对以后将要进行的燃烧诊断中的CO2浓度检测有很大帮助.; 陈玖英刘建国何亚柏王辽冮强许振宇姚路袁松阮俊何俊峰戴云海阚瑞峰; 关键词：可调谐半导体激光吸收光谱温度系数

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中国科学院战略性先导科技专项(XDA05040102)

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机构

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