光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量的研究进展

光声光谱技术作为实现痕量气体浓度高效率、高精度测量的重要气体传感技术,因其响应速度快、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用到大气环境检测、电力系统故障诊断、医疗健康诊断等领域当中。首先介绍了光声光谱技术痕量气体浓度测量的基本原理,对应用光声效应实现痕量气体浓度测量的机理进行了简要的描述,同时,介绍了基于光声光谱技术的典型痕量气体浓度测量装置的结构。其次,从光声信号强度的理论分析出发,引出国内外学者在光声光谱痕量气体浓度测量领域的研究热点,为了实现基于光声光谱技术的痕量气体浓度测量装置更强的抗干扰能力、更紧凑的结构、更低的检测下限、更高的检测灵敏度,国内外学者的研究重点可以总结为以下三点:(1)辐射光源的选取和设计,以实现更佳辐射光源的输出波长、更宽的调谐范围、更高的辐射光源输出功率。(2)更优秀的光声池设计,以实现更高效的声能量积聚、更紧凑的结构和更强的抗干扰能力。(3)声敏探测器的设计,以实现更高的声音灵敏度、更高的信噪比。详细介绍了基于光声光谱痕量气体浓度测量装置的三个核心元件:辐射光源,主要介绍了相干光源和非相干光源的应用研究进展;光声池,主要介绍了光声池的设计原则以及非共振式和共振式光声池的应用研究进展;微音器,主要介绍了电容式微音器、压电式微音器的应用研究进展,并对近期研究热点石英增强光声光谱技术进行简要的介绍。在介绍目前辐射光源、光声池、微音器应用研究进展的同时,分析了各元件的优势和需要解决的问题。最后,总结了光声光谱技术应用于痕量气体浓度测量领域装置存在的信噪比不高、结构复杂、检测灵敏度和检测下限易受混合气体之间的交叉干扰等问题,并且对未来测量装置中的三个核心元件:辐射光源、光声池、微音器的发展趋势进行了展望。

基于近红外光谱法的精米品种判别优化研究

由于地理标志性大米巨大的市场价值,导致掺假行为时有发生。因此,为保证地理标志性大米品牌效益和消费者权益,实现准确的精米品种判别具有重要意义。近红外光谱法是精米品种判别的常用方法,通过提取不同品种近红外光谱中的差异性特征实现品种分类。然而,现有研究中存在特征波长选取性能不足和针对指定品种判别准确度不足的问题,限制了基于近红外光谱法的精米品种判别准确度的提升。针对上述问题,面向东北地区五常、响水、越光、银水四种大米,从特征波长选取和品种判别策略两个方面,研究基于近红外光谱法的精米品种判别优化。首先,为提高特征波长选取性能,将排列熵和自适应滑动窗口分割相结合,提出了基于自适应滑动排列熵的精米光谱特征波长选取方法,并开展与传统特征波长选取算法的对比实验。其次,为提高面向不同指定品种的判别准确度,提出基于判别目标的精米品种判别策略,通过研究光谱预处理算法与分类建模算法匹配优化,建立“指定品种-选定模型-选定算法的”的判别流程。实验结果表明,采用所提出的自适应滑动排列熵算法进行特征波长选取,相比于传统算法精米品种判别误差至少可降低50%;采用所提出的基于判别目标的精米品种判别策略,相比于传统的基于固定模型的判别策略的判别准确度至少可提高2.5%。

光谱发射率测量技术

论述了光谱发射率在航天、航空、国防、军事及国民经济各领域中的实际应用和重要意义。材料光谱发射率的影响因素很多,且应用背景差异较大,各国分别建立了各具特色的发射率测量装置。根据测量特点及应用范围,发射率测量方法分4大类:量热法、反射法、能量法和多波长法。针对每种测量方法介绍了基本原理、装置特点、技术指标和发展现状。简单介绍了基于红外傅里叶分析光谱仪建立的光谱发射率测量系统,进而描述了材料发射率在重要领域的具体应用情况。分析了我国目前在发射率测量技术方面存在的问题,展望了我国发射率测量技术的发展趋势和发射率数据库方面的进一步工作。

脉冲加热测量材料热物性技术的综述与分析

使用脉冲加热技术测量热物性参数的瞬态量热法克服了利用经典稳态法进行测量的许多缺陷 ,因而取得了很大的发展。本文介绍了利用脉冲加热技术进行热物性测量的基本原理 ,简要介绍了最近三十年国内外利用此技术进行热物性测量的原理和装置 ,以及利用扫描高速高温计进行热膨胀系数和热传导系数测量的方法和实验装置。

多波长辐射测温仪及其应用

介绍了多波长辐射温度计的研制现状，理论和应用研究以及应用前景．

无冲突协调自动联控集群机器人方法与仿真

集群机器人需要高效的通信和协同工作,但是受障碍物、其它机器人的位置和运动状态等因素影响,增加了无冲突协调自动联控的难度。为此,提出集群机器人的无冲突协调自动联控方法。采用马尔可夫决策描述机器人选取任务过程,利用博弈论,计算目标与机器人之间存在的距离与机器人移动耗时,建立机器人效用函数实现任务的分配;通过虚拟弹簧连接机器人,建立集群机器人网络,采用领导者-跟随者编队法对集群机器人编队;设计机器人在工作空间中的避障控制策略,实现集群机器人的无冲突协调联控。实验结果表明,所提方法的控制效率高、总路程短、不存在冲突和碰撞现象,验证了所提方法具有良好的联控性能。

具有同步数据采集系统的多点多波长高温计的研制

研制成一种新型的用于固体火箭发动机羽焰温度分布测量的棱镜分光式多点多波长高温计,高温计能够同时测量目标平面上均匀分布的6个点8个谱段的热辐射,目标平面点的空间位置由光阑透镜上的通光孔精确确定.该仪器具有高速的响应能力,配以特别设计的同步数据采集系统,可以保证在测量对象剧烈变化时,不同谱段热辐射对应同一时刻真温.

火焰温度测量技术研究

综述了火焰的分类及其温度测量方法,介绍了热电偶法、成象法、激光光谱法、辐射法和声波法的测量原理,并分析比较了它们的适用性和各自特点。简要描述了用于固体火箭发动机羽焰温度测量的多点多波长高温计。最后,展望了火焰温度测量的发展趋势。

材料发射率测量技术及其应用

论述了发射率在航天、航空、国防及国民经济各领域中的重要作用和意义,综述了近年来材料发射率测量技术的研究发展现状。简单介绍了基于红外傅里叶分析光谱仪建立的光谱发射率测量系统,进而描述了发射率的应用情况。展望了发射率测量技术的目前存在的问题及发展趋势。

聚光器聚焦光斑能流密度分布的测量与分析

采用基于CCD相机和朗伯靶的间接测量方法,对旋转抛物面聚光器焦平面和多个离焦面的能流密度分布进行了测量。研究了系统的标定方法,并对每个面内的光斑特性进行分析。结果表明:通过对各个接收面光斑特性的比较,可以判断聚光器真实焦点的位置;随着接收面离焦量的增大,光斑直径变大,能流密度峰值减小,形状越来越不规则。这项研究为聚光系统的热利用和接收器的设计提供了依据。

抛物柱面聚光器焦面能流分布特性研究

采用蒙特-卡罗法对抛物柱面聚光器聚焦光斑能流密度进行计算,分析聚光器的表面形状误差、跟踪误差、接收器位置误差、接收器的遮挡、太阳形状、漫反射和聚光器边缘角对焦面能流分布的直接影响,为该面型聚光器的系统设计、安装和能流密度测量提供依据。

基于波长函数的辐射温度计一点标定法及其精度的理论估计与实验验证

叙述了通过测量辐射温度计波长函数和一个温度点的输出信号，从而得到辐射温度计全量程标定方程的方法。分析了标定过程中的主要误差源，并应用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ统计实验法估计了各项误差源对温度标定误差的影响，给出了重要结论。进一步以某多波长高温计为例，在黑体炉标定实验基础上，进行了一点标定法的验证，结果证明该方法可以得到较高精度的标定。

红外辐射式体温计的研制

研制了通过采集鼓膜辐射的红外能量测量体温的红外辐射式体温计 ,实现了对体温快速准确的测量 ;使用常温黑体炉对该温度计进行了性能测试和标定实验 。

可变温条件下材料表面的双向反射分布函数测量

基于双向反射分布函数单一参考测量法的测量原理，研制了一套测量温度最高可达500℃的双向反射分布函数测量系统。系统利用转角装置来实现不同角度位置的变换，用加热炉对试样进行加热，采用模糊PID控制器进行温度的控制。在25℃～500℃的温度范围内，对铜表面的双向反射分布函数进行了测量实验，光源采用可见光波长0．6328μm，功率约8mW的HeNe激光器，选用Si1336-5BK光电探测器。实验表明：随着试样表面温度的升高，铜表面的BRDF测量值发生了改变；在温度上升或下降到同一温度时，铜表面的BRDF测量值不同。最后，对实验现象的形成机理进行了深入分析。上述实验结论对材料表面空间反射特性的研究具有重要意义。

红外标准辐射源特性的蒙特—卡罗解

介绍了红外标准辐射源(表面含镜反射成分)辐射特性的几种研究方法。着重介绍了Monte-Carlo法及应用此法对该种黑体辐射源特性的研究结果,并给出了一些重要结论。

红外目标模拟器校准系统研究与分析

文章论述了红外目标模拟器校准系统在航天、航空、国防、军事及国民经济各领域中的重要作用和意义,综述了近年来测量技术的研究发展现状。红外目标模拟器广泛应用于红外技术上。从保证红外辐射量值的准确性和有效传递出发,有必要对红外目标模拟器的输出辐照度进行测量和验证。基于辐射量测量原理,目前红外目标模拟器其测量装置从测量原理上可分为辐射源为标准的测量和以探测器为标准的测量,本文介绍了这两种方法进行测量的原理和装置并简单介绍了作者基于绝对方法的测量系统。进而描述了红外目标模拟器校准系统的应用情况。展望了红外目标模拟器测量技术目前存在的问题及发展趋势。

红外热成像无损检测技术及其应用现状

科学技术的不断发展和制造工艺要求的不断提高,要求无损检测技术更加可靠、经济、准确、快速并且使用方便,此时传统的无损检测技术表现出其局限性,无法满足更高水平的要求。红外热成像技术作为非接触探测方式逐渐应用到无损检测领域,并以其快速、准确、安全的特点逐渐被人们认识并应用到多个领域。本文对目前红外热像仪的应用做了简单总结,重点是其在红外无损检测领域中的应用,并对红外热成像无损检测技术做了简要介绍,包括脉冲红外检测、锁相红外检测、脉冲相位检测等技术的原理、方法、研究现状,以促进红外检测技术与多种检测方法的融和,扩展其在更多领域的应用。

烧蚀材料的多光谱真温测量法

应用棱镜分光式多波长光电高温计对氧乙炔焰烧蚀材料的真实温度进行了测量。精心地选择波段及处理方法使烧蚀材料剥离、水蒸汽及烟雾影响减至最小，采用一点标定技术解决了高温区标定问题。

辐射测温的发展现状与展望

文章综述了辐射测温技术发展历史、现状 ,从技术的层面 ,剖析了传统的辐射测温仪存在的问题 ,介绍了国内外在多光谱辐射测温技术方面研究热点 ,同时展望了未来的发展方向。针对辐射测温领域中的理论、仪器。

双锥——圆筒红外辐射源特性的蒙特卡罗解

本文考虑了红外辐射源腔内的镜反射成份,采用镜-漫混合反射模式,用蒙特卡罗法求定空腔的定向有效发射率。在通解的数学模型基础上,还针对500K双锥-圆筒热管空腔求得其典型解,分析了空腔辐射特性与锥角的关系。利用本文提供的方法也可计算其他腔形的辐射特性。