TDLAS气体激光遥测高灵敏光电探测电路设计

针对气体激光遥测光信号微弱、环境因素干扰强等特点,结合波长调制技术,设计和研究了用于TDLAS激光遥测的高灵敏度光电探测电路(Highly Sensitive Photoelectric Detection Circuit,HSPDC)。基于波长调制技术,确定了TDLAS信号噪声抑制方法;采用光电二极管理想模型,分析了光电探测电路的线性响应特性并确定了光电二极管的关键参数;基于级联放大原理设计、仿真并对HSPDC进行测试。结果表明:所设计HSPDC的光功率检测下限为0.11 nW,信号衰减仅为0.79 dB(f=10 kHz),截止频率较现有108 V/A跨阻放大电路高一个数量级,可用于高速调制微弱光信号的探测。搭建了气体激光遥测系统,当调制频率为3 kHz时,激光遥测系统获得了良好的检测性能,检测灵敏度达到88.66 mV/ppm,检测限优于0.565 ppm,线性拟合度R2为0.9996。研究表明,研制的HSPDC光电探测电路具有响应速度快、检测灵敏度高等优点,可集成化,能满足气体激光遥测应用需求。

口罩颗粒物泄漏率测试仪的校准方法

口罩是预防呼吸道传染病的重要防护用品,确保口罩颗粒物泄漏率测试仪的计量准确性对于控制口罩防护性能具有十分重要的意义。依照气溶胶发生-气溶胶混匀-气溶胶采集检测这一技术路线,开展气溶胶发生介质为NaCl颗粒物的口罩颗粒物泄漏率测试仪的校准方法研究,具体涉及气溶胶发生流量、气溶胶颗粒物测试浓度、气溶胶颗粒物粒径分布及质量中位径、检测仓内气溶胶颗粒物空间均匀性、气溶胶采集流量、气溶胶质量浓度示值误差等6个项目,确保气溶胶发生、混匀、检测3个环节的准确性,从而确保口罩颗粒物泄漏率测试的量值准确。文中重点对校准设备的选取和校准方法进行了详细阐述,并通过实施校准测试实验,验证了相应校准方法的可行性和有效性。

声场的直接测量

为准确测量声场分布,研究了基于激光测振仪的声场直接测量技术。基于声音在空气中传播时会引起空气折射率周期性变化的原理,利用激光测振仪测量了激光通过声场时激光光程受空气折射率的调制发生周期性变化产生的振动速度。由于声场在激光方向上的投影即为激光测振仪测得的振动速度,测量了声场在不同投影方向上的振动速度,再由Radon逆变换重构声场复振幅分布,从而实现了对声场的直接测量。文中实验测量了2kHz声场引起的振动速度振幅分布和相位分布,进而重构得到声压振幅分布和瞬时声压分布。测量得到空间分辨率为2cm,声压振幅最大为0.026Pa,对应的声压级为62.3dB。实验结果表明,基于激光测振仪的声场分布直接测量方法是可行的,该方法解决了现有麦克风阵列接触式测量声场存在的问题。

中红外吸收光谱的气相过氧化氢浓度测量

气相过氧化氢为强氧化剂,其消毒、灭菌的最终产物为水和氧气,具有无残留、安全、快速消毒以及广泛的材料兼容性等优点。广泛应用于制药、医疗、卫生、生物安全等领域,特别是新冠肺炎、MERS、SARS以及甲流等呼吸类传染性疾病的消毒防治。为保证灭菌效果,防止无菌检查的假阴性或者假阳性,需要对过氧化氢的浓度进行监测。基于1255 cm^(-1)量子级联激光器可调谐激光吸收光谱技术研制了一套气相过氧化氢浓度测量装置,浓度测量范围为0~1800 ppm。采用V型光路结构、窗口片将检测仪主要部件与过氧化氢进行隔离,避免过氧化氢腐蚀。针对高浓度、高吸光度时一阶泰勒级数近似透射率函数误差较大这一情况,采用二阶泰勒级数近似透射率函数,导出了二次谐波信号关于气体浓度的二次函数。二次谐波信号测得是电压值,采用高锰酸钾滴定法对其进行标定、溯源。最终得到气相过氧化氢浓度的测量公式,对高低浓度过氧化氢都拟合较好,拟合误差最大为3%。当湿度变化时,二次谐波信号没有发生变化,排除水分对过氧化氢测量的影响,适用于灭菌过程中常压下高浓度VHP的浓度测量。

可在线校准的大气CO_2浓度光声光谱监测系统研究

Fs光声光谱系统的谐振频率和池常数通常在实验室由标准气体标定得到,但在实际应用中,由于标准气体本身的不确定度以及与被测气体成分的不同、环境温湿度的变化,使得现场测量中谐振频率和池常数与实验室标定结果有偏差,从而导致测量结果不准确。为了解决以上问题,提出了基于大气中氧气的在线校准技术,并将该技术用于检测大气中二氧化碳浓度的光声光谱系统。大气中氧气浓度恒定为20.964%,通过探测氧气在763.73nm附近的扫频信号及峰值信号,实现共振频率和池常数的在线校准。该系统中光声池为直径6mm,长度100mm的一阶纵向共振模式结构。理论上分析了环境温湿度、气体成分对光声池性能的影响,同时给出了用标准气体、室内空气和室外空气标定的谐振频率和池常数,在标定结果的基础上,测量得到室内和室外的二氧化碳浓度值。实验结果显示,与校准过的气体分析仪的测量值相比,用被测大气中的氧气标定的谐振频率和池常数计算的二氧化碳浓度更准确,相对误差小于1%,远小于实验室标准气体标定计算的浓度相对误差。创新处在于,直接利用大气中的氧气对光声池的池常数和共振频率进行在线校准,有效的减小了标准气体标定带来的误差,以及环境变化带来系统漂移,提高光声系统在线监测的准确性和可靠性。

CdSe量子点的合成及其在重金属离子检测中的应用

以3-巯基丙酸(3-MPA)为修饰剂合成了水溶性CdSe量子点,优化了合成条件,并以其为荧光探针建立了水样中Pb^(2+)和Hg^(2+)的检测方法。实验结果表明:在n(Se)∶n(Cd^(2+))为1∶6、n(Se)∶n(Na BH4)为1∶3、n(Cd^(2+))∶n(3-MPA)为1∶6、反应p H为11、回流温度为100℃、回流时间为60 min的优化条件下合成的量子点荧光性能较优;量子点的荧光猝灭强度与Pb^(2+)或Hg^(2+)的质量浓度呈良好的线性关系,线性范围分别为0.005~10 mg/L和0.001~1 mg/L,检出限分别为0.003 mg/L和0.001 mg/L,相对标准偏差分别为1.23%和1.29%,可应用于实际水样中Pb^(2+)和Hg^(2+)的检测。

激光锁相放大技术在顶空分析中的应用

基于FPGA研究了激光数字锁相放大技术,利用Lorentz线型模拟CO2吸收曲线,研究了调制系数、调制相位对吸收曲线二次谐波信号的影响,实现了调制参数的最优化。在此基础上,搭建了激光检测系统并对培养瓶内CO2浓度进行了顶空测量。结果表明:研制的顶空分析系统检测性能良好,输出二次谐波信号与CO2浓度的线性拟合度达99.98%,测量范围为0~20%,1σ检测限达到0.05%。

基于激光腔增强技术的前向散射能见度仪校准方法研究

为了填补前向散射能见度仪校准的空白,利用激光腔增强技术,搭建了一套开放式能见度校准系统,通过在能见度模拟舱中用气溶胶发生器产生单分散硬脂酸气溶胶颗粒产生模拟能见度环境,实现前向散射能见度仪的校准。与前向散射能见度仪、透射式能见度仪分别在小型模拟舱((长2m×宽1m×高1m))和大型模拟舱(长20m×宽3.5m×高3m)中开展了比对实验,实验结果表明,在100~2000m能见度范围内,与透射式能见度仪的相对误差在5%以内,与前向散射能见度仪的相对误差在10%以内,均具有较好的一致性。这套系统可以用在较小的小型能见度模拟舱中,为前向散射能见度仪的实验室校准提供可行的技术手段。

强激光作用下生物组织光致破裂效应的研究

基于激光与生物组织作用时产生的光致破裂效应,利用脉冲激光直接聚焦于孕囊内的胚胎内部,激光产生的光致破裂效应对胚胎心脏造成损伤,造成胚胎的快速死亡,初步证明利用激光进行减胎手术有望成为一种新方法。采用输出波长1 064 nm、脉宽8 ns、单脉冲能量60～96 mJ可调的脉冲激光作用于牛肌肉组织样品,并用光学相干层析成像(OCT)系统测量实验样品的损伤直径和损伤深度,建立了不同的激光参数与被作用样品的损伤直径及损伤深度之间的关系。得出结论:样品的损伤深度和损伤直径与激光的脉冲能量成正相关关系,而与激光的脉冲频率成负相关关系。这对于激光应用于减胎手术时参数的优化和精确控制起到一定的指导作用。

核燃料包壳管自动在线检测装置的研制

研制了一套核燃料包壳管自动在线检测装置,开展基于机器视觉的包壳管内径检测技术研究、基于环形四点式端面测头的包壳管长度精确测量技术研究,该检测装置可对核燃料包壳管长度、内径及圆度进行自动在线高精度测试,从包壳管上料,装夹,内径与长度检测,输出结果实现全程自动化,节约人力成本,提高生产效率。

东海有机碳存量估算

海洋有机碳存量估算对研究碳循环过程和预估气候变化趋势有重要的作用。海洋有机碳存量可以通过遥感反射率、水体光学特性等参数反演得到。根据东海水域的水体特性,对比了多种有机碳反演算法,并结合东海有机碳垂直分布情况,得到一套完整的东海有机碳存量估算模型。利用2010年MODIS提供的遥感反射率数据和Argo提供的温盐数据,对中国东海区域的有机碳储量分季节进行计算分析。结果表明东海全水柱有机碳储量在1.530×10^(14)g到2.125×10^(14)g之间,真光层有机碳储量在4.119×10^(13)g到7.980×10^(13)g之间。全水柱有机碳储量整体呈现冬季高、春季低的特点,真光层有机碳储量整体呈现夏季高、冬季低的特点。从2006年至2015年,有机碳存量呈波动上升趋势。对东海有机碳存量进行了较为准确的估算,为今后我国海洋碳储量的评估提供了可供参考的思路。

后房型人工晶体植入术后并发症

后房型人工晶体植入术后并发症镇江市第一人民医院眼科陈新宇，潘孙强白内障囊外摘除及后房型人工晶体植入术是当今治疗白内障最有效的方法。但术后的一些并发症，常使视功能得不到理想恢复。本文对２０８例（２１８只眼）后房型人工晶体植入术后的并发症作了初步探讨。１...

CALIOP反演海洋颗粒物后向散射系数方法概述

颗粒物后向散射系数(particulate backscattering coefficient,bbp)是海洋光学应用于海洋生态学和生物地球化学研究的核心参数。但目前常用的原位方法短时间内无法完成大范围的探测,被动水色遥感无法在缺乏光照以及有云的条件下工作,相比之下,主动遥感方式星载激光雷达可以突破以上限制,在海洋探测方面具有极大的优越性。2006年发射的CALIOP成为首个能够提供全球海洋bbp数据的星载激光雷达,特别是为极地观测和昼夜观测提供了重要数据。文中详细介绍了CALIOP系统原理及其三级主要数据产品,重点梳理了利用CALIOP 532 nm偏振通道退偏比反演bbp的方法以及后续的退卷积校正系统瞬态响应等改进措施,总结出了一套详细完整的反演流程,开发出对应算法并展示了bbp的反演结果,旨在为我国未来星载海洋激光雷达的数据处理及应用工作提供参考。

基于Laplacian算法的水下偏振图像复原

为了解决船舶航行过程中水下图像质量退化的问题,开展了基于偏振成像的图像对比度提高技术和图像增强算法的研究。该技术中提出了基于偏振信息将不同角度的融合图像分解为多尺度的金字塔图像序列,通过高斯卷积和Laplacian Pyramid算法进行图像融合,结合权重融合系数算法实现对偏振图像的细节特征增强处理;并与小波变换图像融合算法进行对比,可以得出该算法明显改善了水下图像的SNR值和SSIM值。实验表明,该水下偏振系统在衰减系数为2.1的海水环境中,水下成像距离达到6m,能清晰识别水中物体及其特征识别,且系统运行稳定。

眉区额肌瓣悬吊术治疗完全性上睑下垂疗效观察

上睑下垂是一种常见的外眼畸形,完全性上睑下垂,由于其上睑提肌的功能完全丧失,矫治手术虽有多种,但临床效果往往不尽如人意。自1990年10月至1992年。

应用直接检眼镜直视下冷凝封孔术治疗视网膜脱离

应用立体间接检眼镜检查及治疗视网膜脱离的优点,国内已有报导,但国产立体间接检眼镜质量尚不理想,进口产品价格昂贵,非一般医院能广泛应用,我们用直接检眼镜代替间接检眼镜,在直视下封闭视网膜裂孔119例125眼,效果满意,报告如下:

Y-AG激光治疗早期瞳孔阻滞性闭角型青光眼观察

Ｙ－ＡＧ激光治疗早期瞳孔阻滞性闭角型青光眼观察镇江市第一人民医院眼科石春和谈祥玲王可娅潘孙强Ｙ－ＡＧ激光波长为１０６４ｎｍ，其冲击波产生微小爆炸使虹膜穿透解除瞳孔阻滞治疗早期瞳孔阻滞性闭角型青光眼［１～３］。我科于１９９５年１０月～１９９６年１２月应...

基于ATR-FTIR法检测国内外婴幼儿配方奶粉中蛋白质和脂肪含量

本文基于衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)技术开展国内外罐装婴幼儿配方奶粉中蛋白质和脂肪含量的测试研究。通过选取亚铁氰化钾为内标,其特征峰为2040.42cm^(-1)为参比峰,样品中的蛋白质和脂肪的特征峰为分析峰。研究以分析峰和参比峰的面积比值作为比较值以分析各类奶粉样品中蛋白质和脂肪含量的检测方法。

激光二极管端面抽运固体激光器的热效应和热透镜焦距测量

激光二极管(LD)端面抽运固体激光器的热效应是影响激光输出特性和系统综合性能的重要因素,因此准确的热透镜焦距测量是谐振腔设计的重要前提。从热传导方程入手,计算了LD端面抽运晶体的温度梯度分布,求出探测光束经过晶体后的相位差分布,通过傅里叶变换得到探测光的夫琅禾费衍射图样。基于上述理论模型,提出了一种利用探测光的夫琅禾费衍射图样测量热透镜焦距的新方法,可实时在线测量。由夫琅禾费衍射图样求出光程差,进而由光程差可求出激光晶体的热透镜焦距。实验测量了激光晶体的热透镜焦距,并与非稳腔法实验数据进行对比,证明了这种方法的可行性。

激光二极管侧面抽运双棒串接Nd:YAG四倍频紫外激光的输出特性

介绍了激光二极管(LD)侧面抽运Nd∶YAG晶体腔外四倍频获得平均功率为1.85 W的266 nm全固态紫外激光器。采用双棒串接结构,对热致双折射作用引起的退偏效应进行补偿,获得高光束质量、高稳定性的线偏振1064 nm基频光输出。分别采用Ⅰ类非临界相位匹配的三硼酸锂(LBO),Ⅰ类相位匹配的β相偏硼酸钡(BBO)作为腔外倍频和四倍频晶体,获得了平均功率1.85 W,脉冲重复频率10 kHz和转换效率达13.3%的紫外激光输出。同时研究了BBO晶体自热效应对四倍频相位匹配角的影响,提出了可以通过调整BBO晶体的角度来减小自热效应的影响。