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基于波长调制技术的激光器调制特性研究 预览
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作者 张步强 许振宇 +5 位作者 刘建国 夏晖晖 范雪丽 聂伟 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期2702-2707,共6页
在流场诊断技术中,可调谐半导体吸收光谱技术(TDLAS)成为主要的诊断技术之一,其可实现非接触、原位检测。波长调制(WMS)和直接吸收(DA)是两种最常用的TDLAS气体传感方法,在目标含量很低或者极端流场环境下,波长调制技术呈现出更多的优势... 在流场诊断技术中,可调谐半导体吸收光谱技术(TDLAS)成为主要的诊断技术之一,其可实现非接触、原位检测。波长调制(WMS)和直接吸收(DA)是两种最常用的TDLAS气体传感方法,在目标含量很低或者极端流场环境下,波长调制技术呈现出更多的优势,检测灵敏度与直接吸收相比可以提高1~2个数量级。在近红外波长调制技术应用领域,分布反馈式(DFB)半导体激光器成为流场诊断技术的光源选择之一,无论利用谐波信号(或者归一化谐波信号)的线型拟合,还是选择谐波信号的峰值来反演流场参数,吸收模型的准确建立均十分重要。在模型建立时,激光器频率-时间响应以及光强-时间响应的准确表示尤为重要。为解决吸收模型准确建立问题,提出了一种准确测量激光器调制参数的完整方法,通过实验测量了用于探测水汽吸收的1392和1469nm激光器的调制特性,研究了分布反馈式激光器的调制参数随调制幅度,调制频率以及工作温度的变化。根据该方法得到的调制参数,建立吸收模型,测得常温下空气中水汽浓度为1.97%,直接吸收方法测得浓度为1.99%,验证了该测量方法的准确性。研究表明,调制深度随调制幅度的增加线性增加,随调制频率的增加非线性单调减小,随工作温度的升高线性增加;激光器的出光强度和频率同时被调制,强度变化超前频率变化的相位,随调制幅度的变化不明显,随调制频率的增加单调增加,随工作温度的升高单调减小;归一化一次谐波振幅和二次振幅均随调制幅度的增加而增加,随调制频率的增加而减小,随工作温度的变化不明显。在吸收光谱应用领域,波长调制技术发挥的作用愈加重要,调制系数与谐波信号的峰值息息相关,在波长调制技术应用时,选取适当的调制参数,有利于得到合适的谐波信号,可通过改变调制幅度、调制频率、工作温度得到最优调制系数。� 展开更多
关键词 TDLAS 波长调制 调制深度 调制幅度 DFB 吸收模型
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燃烧流场波长调制光谱吸收模型的研究
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作者 张步强 许振宇 +4 位作者 刘建国 夏晖晖 聂伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期292-298,共7页
基于可调谐半导体吸收光谱的波长调制技术,建立了精确的吸收模型。通过两条已知吸收中心的吸收谱线,对标准具自由光谱范围进行标定,并利用更贴近激光器出光特性的描述模型,得到激光器频率-时间响应,结合实验室标定和HITEMP数据库的杂合... 基于可调谐半导体吸收光谱的波长调制技术,建立了精确的吸收模型。通过两条已知吸收中心的吸收谱线,对标准具自由光谱范围进行标定,并利用更贴近激光器出光特性的描述模型,得到激光器频率-时间响应,结合实验室标定和HITEMP数据库的杂合吸收谱线参数,建立了可与实际吸收直接比较的精确模型,以诊断燃烧流场。本研究以H2O为目标分子,选取吸收中心为7185.60 cm^-1和6807.83 cm^-1两条吸收线,利用扣除背景的归一化二次谐波信号峰值反演流场温度,并在管式高温炉上进行实验验证,最高测量温度为1500 K,相对误差小于3.1%。吸收模型的准确性决定了所测流场参数的准确性,该模型可应用到更为复杂的燃烧流场环境,实现流场参数的精确测量。 展开更多
关键词 光谱学 吸收模型 波长调制 燃烧流场 谐波信号
CO2高温光谱参数测量系统设计与实验 预览
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作者 陈玖英 周梅 +2 位作者 刘建国 李传荣 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期358-364,共7页
CO2 和 CO 被称为燃烧效率指示性气体燃烧流场中 CO2 的精确测量对工业燃烧过程的节能减排和发动机燃烧状态诊断等都具有重要意义.研究 CO2 气体的高温光谱参数包括:线强、自加宽系数、温度系数可提高燃烧过程中 CO2 浓度的测量精度和... CO2 和 CO 被称为燃烧效率指示性气体燃烧流场中 CO2 的精确测量对工业燃烧过程的节能减排和发动机燃烧状态诊断等都具有重要意义.研究 CO2 气体的高温光谱参数包括:线强、自加宽系数、温度系数可提高燃烧过程中 CO2 浓度的测量精度和可靠性.为了获得可用于燃烧诊断的 CO2 吸收线的高温光谱参数基于可调谐半导体激光吸收光谱技术设计了一套最高温度可达2-0173 K 的精确控温控压气体光谱参数测量系统.采用该系统开展了CO2R(50e)吸收线(中心频率为5007.787cm )的高温光谱测量实验获得了温度范围1212~1873K内多个压强下的纯 CO2 气体的大量高温吸收光谱经热辐射背景扣除、基线拟合、时频转换、多线组合非线性最小二乘法拟合等数据处理过程得到温度范围1212~1873K内CO2R(50e)吸收线的线强、自加宽系数及温度系数其中线强不确定度<1.5%自加宽系数不确定度小于4.5%.这些参数是对现有数据库的补充和完善对燃烧诊断中的CO2浓度检测有很大帮助能够满足燃烧过程中 CO2 浓度精确反演的需求. 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 高温光谱 线强 自加宽系数 温度系数
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基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷/空气预混平焰炉温度测量
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作者 彭于权 +4 位作者 许振宇 夏晖晖 聂伟 张步强 裴晓凡 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2019年第3期228-234,共7页
燃烧场温度的测量对于燃烧诊断具有重要意义.开展了基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)的在线测温方法研究,基于双光束分时扫描技术,实现了双激光器协同工作与燃烧产物水汽7154.35cm^-1... 燃烧场温度的测量对于燃烧诊断具有重要意义.开展了基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)的在线测温方法研究,基于双光束分时扫描技术,实现了双激光器协同工作与燃烧产物水汽7154.35cm^-1和7467.77cm^-1两条吸收谱线的同时测量,并利用双线积分吸光度比值关系完成温度的精确反演,满足燃烧场温度在线检测应用需要.开展了针对甲烷/空气预混平焰炉火焰温度的实时检测实验研究,并与热电偶进行了测温对比分析,两种方法的测量具有较好的一致性,相对误差小于3.8%,验证了TDLAS技术对燃烧场温度非侵入式快速测量的可行性和可靠性. 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 水汽 温度 平焰炉 吸光度
基于可调谐激光吸收光谱技术的二硫化碳中红外光谱参数测量 预览
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作者 管林强 邓昊 +8 位作者 姚路 聂伟 许振宇 李想 臧益鹏 胡迈 范雪丽 杨晨光 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期127-133,共7页
采用4.6μm附近的量子级联激光器作为光源,搭建了一套二硫化碳(CS2)吸收光谱测量系统,结合可调谐二极管激光吸收光谱技术,对光谱范围为2178.99—2180.79 cm-1的CS2吸收光谱展开了深入研究,重点测量了2180.5—2180.74 cm-1的四条吸收谱线... 采用4.6μm附近的量子级联激光器作为光源,搭建了一套二硫化碳(CS2)吸收光谱测量系统,结合可调谐二极管激光吸收光谱技术,对光谱范围为2178.99—2180.79 cm-1的CS2吸收光谱展开了深入研究,重点测量了2180.5—2180.74 cm-1的四条吸收谱线,利用基于非线性最小二乘的多元线性回归算法对CS2吸收光谱进行拟合,精确得到了该范围内谱线的中心波长、线强以及空气展宽系数等光谱参数.经计算,对应谱线线强不确定度小于5%,空气展宽系数不确定度小于15%,这个结果可作为免标定CS2红外光谱探测的基础光谱参数,对痕量CS2气体传感具有重要意义.未来我们将进一步开展2170—2200 cm-1整个谱段的CS2谱线参数的测量,以期填补其在HITRAN和GEISA数据库光谱参数的空白. 展开更多
关键词 二硫化碳(CS2) 量子级联激光器 可调谐二极管激光吸收光谱 光谱参数
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近红外外差光谱温室气体柱浓度的探测方法
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作者 邓昊 杨晨光 +4 位作者 管林强 许振宇 姚路 何亚柏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期262-267,共6页
搭建了一套以1.57μm近红外半导体激光器作为本振光源的小型化被动式激光外差探测系统,并将其用于大气环境监测。为对该系统的性能进行评估,以窄线宽近红外外腔激光器岀射的光作为信号光,与本振光混频,得到系统的带宽为0.032 cm^-1,最... 搭建了一套以1.57μm近红外半导体激光器作为本振光源的小型化被动式激光外差探测系统,并将其用于大气环境监测。为对该系统的性能进行评估,以窄线宽近红外外腔激光器岀射的光作为信号光,与本振光混频,得到系统的带宽为0.032 cm^-1,最小可探测灵敏度为25 pW,为光电探测器暗电流噪声功率的1/68。利用该系统对大气CO2太阳光谱信号进行测量,并反演了其中两条主要强吸收线所对应的体积分数,结果均约为396×10^-6,误差为7.6×10^-6,测量结果与实际整层大气中的CO2柱浓度一致,验证了该系统的可行性。 展开更多
关键词 大气光学 近红外半导体激光器 被动式激光外差探测系统 C02太阳光谱 柱浓度
种子呼吸CO2浓度检测系统 预览
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作者 贾良权 祁亨年 +2 位作者 胡文军 赵光武 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1397-1404,共8页
针对传统种子呼吸CO2浓度检测方法中检测精度低的问题,为了满足测量需要,提出一种采用可调谐二极管激光器吸收光谱技术的种子呼吸测量系统方案。该系统是由多次反射池结构的种子呼吸容器、分布反馈式激光器及其控制电路、光电转换及放... 针对传统种子呼吸CO2浓度检测方法中检测精度低的问题,为了满足测量需要,提出一种采用可调谐二极管激光器吸收光谱技术的种子呼吸测量系统方案。该系统是由多次反射池结构的种子呼吸容器、分布反馈式激光器及其控制电路、光电转换及放大电路、数据采集电路、上位机软件等构成,设计种子呼吸容器其空间体积为1.5L,激光器光源采用2004nm波段,多次反射池光程为16m。然后,基于朗伯比尔定律,通过波长调制吸收光谱技术,利用二次谐波实时反演出种子呼吸过程中产生CO2气体的浓度。测试结果显示:种子呼吸CO2浓度测量的稳定重复性为0.033%,CO2浓度的线性拟合度为0.99938,CO2浓度检测极限为1.7ppm。通过实验对糯玉米种子进行检测,获得20g玉米种子呼吸的变化曲线,其12h内变化量为2750.5ppm,呼吸速率为229.2ppm/h,实验结果表明该系统能解决种子呼吸CO2浓度无法连续性测量、浓度检测精度低等问题。 展开更多
关键词 二氧化碳 可调谐二极管激光器吸收光谱技术 多次反射池 种子呼吸
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利用近红外吸收光谱对水稻种子活力的判别方法
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作者 范雪婷 朱明东 +7 位作者 杨晨光 谢红军 汤国华 邓昊 曾晓珊 何亚柏 余应弘 《杂交水稻》 CSCD 北大核心 2019年第4期62-67,共6页
为了实现对水稻种子活力的无损检测,采用近红外光谱分析技术,通过近红外光谱仪采集单粒水稻种子的透射光,比较不同的预处理方法的偏最小二乘判别分析模型(Partial Least-Squares Discriminant Analysis,PLS-DA),选择归一化+二阶差分+正... 为了实现对水稻种子活力的无损检测,采用近红外光谱分析技术,通过近红外光谱仪采集单粒水稻种子的透射光,比较不同的预处理方法的偏最小二乘判别分析模型(Partial Least-Squares Discriminant Analysis,PLS-DA),选择归一化+二阶差分+正交信号校正(Orthogonal Signal Correction,OSC)的预处理方法对透射光谱进行预处理,得到的日本晴种子的建模集识别率为94.44%,检验集识别率为91.67%;9311种子的建模集识别率为98.61%,检验集识别率为91.67%。表明该光学系统和数据处理模型对水稻种子的活力辨别具有较高的准确率。 展开更多
关键词 水稻 种子活力 近红外光谱 PLS-DA数学模型 正交信号校正
采用TDLAS技术的玉米种子活力快速无损分级检测
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作者 贾良权 祁亨年 +5 位作者 胡文军 赵光武 高璐 郑雯 许琴 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期289-297,共9页
如何快速、无损地检测种子活力是目前种子研究领域的热点和难点。基于种子呼吸与种子活力的关系搭建了基于可调谐半导体激光吸收高光谱(TDLAS)技术的种子活力快速无损检测系统,该系统主要由分布反馈式激光器及其控制电路、光电转换及放... 如何快速、无损地检测种子活力是目前种子研究领域的热点和难点。基于种子呼吸与种子活力的关系搭建了基于可调谐半导体激光吸收高光谱(TDLAS)技术的种子活力快速无损检测系统,该系统主要由分布反馈式激光器及其控制电路、光电转换及放大电路、数据采集电路、上位机软件以及基于多次反射池结构的种子呼吸CO2浓度检测池构成。检测池的容积为1.5 L,光程为16 m,激光光源波段为2004 nm。基于朗伯比尔定律,采用波长调制吸收光谱技术利用二次谐波反演出种子呼吸过程中产生的CO2浓度。根据种子呼吸CO2浓度的大小确定种子活力的强弱,并将其与发芽出苗实验获得的活力指数进行对比。实验结果表明:CO2呼吸强度的变化量与种子活力等级指数的相关性在0.9以上,即基于TDLAS技术的种子活力快速无损检测系统能够精准、无损、高效地反映种子活力的强弱。这一研究为采用TDLAS技术进行种子活力无损检测分级提供了有益探索。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐半导体激光吸收高光谱 无损检测 种子活力 呼吸强度 二氧化碳
基于中红外吸收光谱技术的燃烧场CO浓度测量研究
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作者 彭于权 +3 位作者 许振宇 夏晖晖 聂伟 张步强 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第9期119-125,共7页
燃烧场组分的测量对于燃烧诊断具有重要的研究意义。基于可调谐激光吸收光谱(TLAS)技术,采用中红外带间级联激光器(ICL)扫描一氧化碳(CO)的2060cm^-1(v=1←0,P20)吸收谱线,实现了对燃烧场CO浓度的测量。实验通过燃烧产物H2O的71... 燃烧场组分的测量对于燃烧诊断具有重要的研究意义。基于可调谐激光吸收光谱(TLAS)技术,采用中红外带间级联激光器(ICL)扫描一氧化碳(CO)的2060cm^-1(v=1←0,P20)吸收谱线,实现了对燃烧场CO浓度的测量。实验通过燃烧产物H2O的7154.35cm^-1和7467.77cm^-1吸收谱线的谱线强度比值反演燃烧场温度,以此修正测量环境下CO谱线强度参数,实现CO浓度的精确测量。首先介绍了TLAS测温验证实验,温度测量在各个设置温度台阶下的波动均小于45K,温度测量具有可靠性;其次开展CO浓度测量标定实验,CO测量浓度与标准气体浓度的误差在3%以内;最后针对甲烷/空气平焰炉在不同燃烧状态下进行CO浓度测量,实现0.35‰-4.5%范围内CO浓度的测量,检测灵敏度为0.035‰。实验验证了中红外吸收光谱技术实现燃烧场组分浓度测量的可行性和可靠性,有助于燃烧诊断的研究,具有较大的应用价值。 展开更多
关键词 光谱学 吸收光谱 一氧化碳 中红外 温度 吸光度
大气污染光学遥感技术及发展趋势 预览 被引量:3
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作者 刘文清 陈臻懿 +4 位作者 刘建国 谢品华 张天舒 徐亮 《中国环境监测》 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... 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,并逐渐运用于球栽、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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可调谐二极管激光吸收光谱技术测量低温流场水汽露点温度 预览 被引量:2
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作者 聂伟 许振宇 +5 位作者 阮俊 姚路 王斌 张步强 何亚柏 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2018年第8期1862-1869,共8页
露点温度是表征气体状态的一个重要参数,针对低温环境的低露点温度精确、快速、连续、原位测量的迫切需要,提出了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术对水汽露点温度测量的方案。首先与安徽省气象局的冷镜式露点仪一起对比测量标准温... 露点温度是表征气体状态的一个重要参数,针对低温环境的低露点温度精确、快速、连续、原位测量的迫切需要,提出了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术对水汽露点温度测量的方案。首先与安徽省气象局的冷镜式露点仪一起对比测量标准温湿度箱内的露点温度,验证波长为1 381 nm的TDLAS系统露点温度测量的可行性及精度,然后结合一套开放式的测量装置,进行低温度环境(最低温度100 K)水汽露点温度原位测量。得到了实时的露点温度值,其中TDLAS露点测量结果与冷镜式露点仪测量结果一致性较好(相差小于1 K),TDLAS测量的时间分辨率为0.83 s,远远快于冷镜式露点仪的时间响应速度。对于更低气体温度的露点测量,获得了与气体温度变化趋势相同的露点温度,同时得到了随着环境温度降低,水汽逐渐趋向饱和的结论。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱技术 露点温度 饱和蒸汽压 水汽
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可调谐二极管激光吸收光谱技术的应用研究进展 被引量:2
13
作者 聂伟 +3 位作者 杨晨光 陈兵 许振宇 刘文清 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第9期3-23,共21页
随着半导体激光器的发展,可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术有了巨大的进步,应用领域迅速扩大。已经有超过1000种TDLAS仪器应用于连续排放监测以及工业过程控制等领域,每年全球出售的TDLAS气体检测仪器占据了红外气体传感检测仪器... 随着半导体激光器的发展,可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术有了巨大的进步,应用领域迅速扩大。已经有超过1000种TDLAS仪器应用于连续排放监测以及工业过程控制等领域,每年全球出售的TDLAS气体检测仪器占据了红外气体传感检测仪器总数的5%-10%。运用TDLAS技术,已经完成了几十种气体分子的高选择性、高灵敏度的连续在线测量,实现了不同领域气体浓度、温度、流速、压力等参数的高精度探测,为各领域的发展提供了重要的技术保障。本文综述了TDLAS技术气体检测的原理以及最近的应用研究进展,主要从大气环境监测、工业过程监测、深海溶解气体探测、人体呼吸气体测量、流场诊断以及液态水测量六个应用领域进行介绍。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS) 大气环境监测 工业过程检测 呼吸气检测 流场诊断 深海溶解气体探测 液态水测量
激光吸收光谱流场诊断技术应用研究与进展 被引量:1
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作者 夏晖晖 +3 位作者 许振宇 姚路 阮俊 范雪丽 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第9期61-76,共16页
可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术作为一种先进的光谱检测手段已经被广泛应用于燃烧流场和风洞环境的过程诊断中,它可以实现流场温度、组分浓度、气流速度等多参数的在线精确测量。介绍了TDLAS技术的基本原理及其在流场参数测量领域的... 可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术作为一种先进的光谱检测手段已经被广泛应用于燃烧流场和风洞环境的过程诊断中,它可以实现流场温度、组分浓度、气流速度等多参数的在线精确测量。介绍了TDLAS技术的基本原理及其在流场参数测量领域的发展历程,总结了近几年来在超燃冲压发动机、航空涡轮发动机以及超声速风洞等流场参数测量方面所开展的TDLAS应用实例,着重介绍了在实验室和外场环境中就流速的高精度测量、燃烧场温度和组分的连续监测、场分布的准确反演所做的研究工作。同时概述了激光吸收光谱流场诊断技术的发展水平、目前已经取得的最新研究进展以及还存在的相关问题,最后展望了TDLAS技术在流场诊断领域的应用前景和未来的发展趋势。 展开更多
关键词 吸收光谱 流场诊断 流速 温度 浓度 场分布
吸收光谱法冲压发动机隔离段来流质量的流量测量 预览 被引量:1
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作者 许超 王辽 +2 位作者 钟晨光 许振宇 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2018年第8期1888-1895,共8页
为实现冲压发动机地面直连试验中来流质量流量的测量校核,研制了吸收光谱法测量系统并开展了台架验证试验。首先,介绍了基于隔离段温度、流速测量计算质量流量的原理,针对台架试验环境适应性、长期工作稳定性问题,介绍了测量系统和光机... 为实现冲压发动机地面直连试验中来流质量流量的测量校核,研制了吸收光谱法测量系统并开展了台架验证试验。首先,介绍了基于隔离段温度、流速测量计算质量流量的原理,针对台架试验环境适应性、长期工作稳定性问题,介绍了测量系统和光机设计方案,然后介绍了波长标定、温度与流速反演关键算法。在Ma6.5,6.0 kg/s流量状态两个独立车次台架试验吸收光谱法计算质量流量的最大偏差为5%,验证了所提出方法的可行性。该方法为吸气式发动机来流状态的精细测量提供了新的方案和技术手段,未来可望用于来流捕获的实时反馈控制。 展开更多
关键词 激光吸收光谱 来流质量流量 超燃冲压发动机 隔离段
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基于可调谐二极管激光吸收光谱的痕量水汽测量 被引量:1
16
作者 臧益鹏 聂伟 +2 位作者 许振宇 彭于权 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期385-390,共6页
采用可调谐二极管激光吸收光谱技术对高纯氮气中的痕量水汽进行检测。首先,在自主设计的多次反射池中,利用体积分数为1.007×10^-3的CH4作为标准气体,运用1654 nm附近的CH4吸收光谱,采用三线拟合方法同时拟合3条中心频率相近(小于0... 采用可调谐二极管激光吸收光谱技术对高纯氮气中的痕量水汽进行检测。首先,在自主设计的多次反射池中,利用体积分数为1.007×10^-3的CH4作为标准气体,运用1654 nm附近的CH4吸收光谱,采用三线拟合方法同时拟合3条中心频率相近(小于0.01 cm^-1)、低态能级相同的吸收线,测量得到多次反射池的精确光程;然后,研究可调谐二极管激光吸收光谱系统中激光器干涉背景和周围空气段的吸收本底,获得可调谐二极管激光吸收光谱系统的精确本底;最后,利用激光器波长为1854 nm的可调谐二极管激光吸收光谱系统(探测灵敏度为1.14×10^-6)对高纯氮气中水汽的浓度进行测量,通过严格的背景吸收扣除以及多线Voigt线型模型拟合得到了无背景吸收的水汽光谱,进而获得高纯氮气中水汽的体积分数。结果表明:得到的实验高纯氮气中水汽的体积分数与国家标准规定的高纯氮气中水汽的体积分数的最大偏差为10.33%。 展开更多
关键词 光谱学 吸收光谱 高纯氮气 水汽 多次反射池 背景吸收扣除
基于频分复用波长调制光谱的NO2及NH3浓度测量
17
作者 陈祥 +6 位作者 杨晨光 胡迈 姚路 范雪丽 何亚柏 裴晓凡 刘建国 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期116-122,共7页
基于中红外量子级联激光器(QCL)以及频分复用波长调制光谱技术,实现了NO_2及NH_3的高精度同时测量。对中心频率在1600.0cm^-1及1103.4cm^-1附近的两支QCL施加不同频率的正弦调制,利用数字锁相技术得到了测量信号在不同解调频率上的二... 基于中红外量子级联激光器(QCL)以及频分复用波长调制光谱技术,实现了NO_2及NH_3的高精度同时测量。对中心频率在1600.0cm^-1及1103.4cm^-1附近的两支QCL施加不同频率的正弦调制,利用数字锁相技术得到了测量信号在不同解调频率上的二次谐波信号。搭建了一套基于该技术的开放式空气中NO2及NH3的测量系统,多次反射池的光程为60m。利用25cm长的参考池进行浓度标定,发现系统在较大的浓度范围内具有优良的线性响应。两种气体的检测限均小于10^-9量级。使用系统进行了24h的气体监测,测量结果与参考仪器的结果吻合较好。 展开更多
关键词 测量 环境光学 中红外吸收光谱 频分复用波长调制 量子级联激光器
Highly-sensitive NO,NO2,and NH3 measurements with an open-multipass cell based on mid-infrared wavelength modulation spectroscopy
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作者 陈祥 杨晨光 +9 位作者 胡迈 沈建康 牛二超 许振宇 范雪丽 魏敏 姚路 何亚柏 刘建国 《中国物理B:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第4期250-257,共8页
关键词 NO2 NH3 光谱学 红外线 敏感 房间 调整 波长
基于CORDIC算法的波长调制光谱技术 被引量:1
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作者 何亚柏 +6 位作者 姚路 陈祥 魏敏 许振宇 范雪丽 胡佳屹 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2017年第7期333-339,共7页
介绍了波长调制光谱技术的检测原理,分析了传统的基于现场可编程门阵列(FPGA)的波长调制解凋算法的优缺点,进而提出了一种基于坐标旋转数字计算机(CORDIC)原理的FPGA波长调制解调算法。介绍了该算法的原理和基于FPGA的实现过程,... 介绍了波长调制光谱技术的检测原理,分析了传统的基于现场可编程门阵列(FPGA)的波长调制解凋算法的优缺点,进而提出了一种基于坐标旋转数字计算机(CORDIC)原理的FPGA波长调制解调算法。介绍了该算法的原理和基于FPGA的实现过程,总结其相对于传统算法在精度、资源占用、耗时等方面的优势。最后给出该算法的综合和仿真结果,通过和理论对比验证了该算法的准确性,并且比较了两种算法的计算精度和综合后的资源占用情况。 展开更多
关键词 光谱学 数字锁相放大器 二次谐波 坐标旋转数字计算机 现场可编程门阵列
Voigt线型两翼拟合非均匀流场吸光度的方法研究 预览
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作者 聂伟 叶擎昊 +3 位作者 许振宇 张光乐 夏晖晖 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期816-821,共6页
在吸收光谱领域特别是可调谐半导体激光直接吸收光谱(dTDLAS)技术中,需要精确测量吸收光谱的积分吸光度值以精确反演出流场温度、组分浓度等参数。对于非均匀流场,单光路吸收光谱测量时,由于沿测量路径的谱线展宽随流场状态的变化而变... 在吸收光谱领域特别是可调谐半导体激光直接吸收光谱(dTDLAS)技术中,需要精确测量吸收光谱的积分吸光度值以精确反演出流场温度、组分浓度等参数。对于非均匀流场,单光路吸收光谱测量时,由于沿测量路径的谱线展宽随流场状态的变化而变化,见诸文献的研究主要采用Voigt或Lorentz线型对吸光度曲线拟合处理或直接对吸光度曲线数值积分获取积分吸光度值,针对方法可能引入的误差进行了模拟分析,并提出Voigt线型两翼拟合吸光度的方法来获取吸收光谱的积分吸光度值,以减小拟合误差。采用流场测量中常用的H_2O作为目标气体,选取了8条具有不同低态能级的吸收线,以实验室平焰炉为原型建立两种非均匀流场模型,并通过分段法对流场非均匀性进行等效处理。分别采用Voigt线型拟合法、数值积分法和Voigt线型两翼拟合法模拟计算两模型的积分吸光度值,通过与理论积分吸光度值对比得出各方法的误差大小,从而确定出在不同的非均匀流场情况下相适应的积分吸光度值获取方法。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS) 积分吸光度值 Voigt线型两翼拟合法 非均匀流场
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