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可调谐二极管激光吸收光谱二次谐波信号的模拟与分析 被引量:24
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作者 李晗 刘建国 +6 位作者 何亚柏 何俊峰 姚路 许振宇 陈玖英 袁松 阚瑞峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期881-885,共5页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simu... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)作为近年来发展起来的一种气体检测技术,具有高分辨率、高灵敏度和快速测量等特点。波长调制光谱信号的二次谐波分量常作为检测信号,用于气体浓度信息的反演。利用MATLAB中的可视化建模仿真平台Simulink,模拟了基于TDLAS的波长调制光谱信号,利用锁相放大原理提取二次谐波分量。采用数字锁相,正交双通道结构实现锁相算法。通过比较不同调制系数下二次谐波信号的变化情况,分析了二次谐波信号与调制系数的关系,以便确定最佳参数,用于二次谐波的提取。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS) 二次谐波 SIMULINK 锁相
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基于TDLAS技术的水汽低温吸收光谱参数测量 被引量:19
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作者 聂伟 阚瑞峰 +5 位作者 许振宇 姚路 夏晖晖 彭于权 张步强 何亚柏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第20期91-96,共6页
精确的气体光谱参数对气体浓度、温度等的光谱精确反演测量具有十分重要的意义,针对当前主流光谱数据库(例如HITRAN)中数据与实际数值存在相当误差的问题,自主研制了一套基于静态冷却技术的低温光谱实验平台,用于精确测量低温下的气体... 精确的气体光谱参数对气体浓度、温度等的光谱精确反演测量具有十分重要的意义,针对当前主流光谱数据库(例如HITRAN)中数据与实际数值存在相当误差的问题,自主研制了一套基于静态冷却技术的低温光谱实验平台,用于精确测量低温下的气体吸收光谱参数.运用该低温光谱实验平台,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量了温度为230—340 K、压强为10—1000 Pa时7240—7246 cm^(-1)波段的纯水汽振转跃迁光谱.采用Voigt线型多峰拟合方法,获得了5条水汽振转跃迁谱在不同温度、不同压强下的积分吸光度值及洛伦兹展宽值,运用线性拟合的方法得到这5条吸收线的自展宽半峰全宽系数及参考温度下的线强值.运用不确定度传递公式,计算得到实验结果的不确定度,与HITRAN2012数据库中的线参数进行对比,所测的5条吸收线中实验结果与数据库值最大相差10.96%,且实验结果的不确定度为1.11%—2.98%(置信概率p=95%,包含因子k=2),小于HITRAN2012数据库值的不确定度. 展开更多
关键词 可调谐二极管激光器 吸收光谱 水汽 线强 自展宽系数
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基于吸收光谱原理的高温水汽浓度测量方法研究 被引量:5
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作者 陈玖英 刘建国 +10 位作者 何俊峰 何亚柏 张光乐 许振宇 冮强 王辽 姚路 袁松 阮俊 戴云海 阚瑞峰 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3174-3177,共4页
可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,简称为TDLAS)技术具有高灵敏度、快速响应、非接触式、环境适应性强等优点,能够实现燃烧温度、组分浓度、速度等参量的实时动态在线测量。为准确测量高温下的... 可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,简称为TDLAS)技术具有高灵敏度、快速响应、非接触式、环境适应性强等优点,能够实现燃烧温度、组分浓度、速度等参量的实时动态在线测量。为准确测量高温下的水汽浓度,采用窄带半导体激光器作为光源,结合实验室的高温测量系统,记录了常压下1.39μm附近水汽在773~1 273K温度范围内的吸收光谱,利用多线组合非线性最小二乘法拟合得到高温吸收光谱的吸光度,找出了两条适合高温水汽浓度测量的吸收线7 154.35和7 157.73cm^-1,首次提出高温水汽浓度测量的模型求解方法,该方法测得的高温下水汽浓度符合理论推理,浓度测量的标准误差低于0.2%,相对误差低于6%。通过实验验证了该测量方法的可行性。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 水汽浓度 模型求解法
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Ppb级探测灵敏度的CO_(2)腔衰荡光谱仪 被引量:1
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作者 刘英 胡迈 +3 位作者 王兴平 许振宇 何亚柏 阚瑞峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第20期2921-2929,共9页
二氧化碳(Carbon dioxide,CO_(2))是大气中最主要的温室气体,具有大气本底浓度高而年变化量小的特点。因此,对其浓度进行高精度的监测是实现“双碳”目标的重要环节。本文基于连续波光腔衰荡光谱技术,搭建了一套探测灵敏度低至ppb的CO_... 二氧化碳(Carbon dioxide,CO_(2))是大气中最主要的温室气体,具有大气本底浓度高而年变化量小的特点。因此,对其浓度进行高精度的监测是实现“双碳”目标的重要环节。本文基于连续波光腔衰荡光谱技术,搭建了一套探测灵敏度低至ppb的CO_(2)气体传感装置。系统中选取了中心波长为6251.760 cm-1的CO_(2)吸收线、设计了超高精细度(>300000)的石英玻璃型法布里-珀罗谐振腔和高性能的温度、压力控制模块。腔内气体的温度和压力在24 h的变化量分别小于0.07℃和15 Pa。Allan方差的结果显示,系统在303 s的最佳积分时间下,可获得0.7×10-12 cm-1的检测限,对应的CO_(2)最低可检测浓度为1.6 ppb。在较大的CO_(2)浓度范围内,系统响应的线性相关系数为0.99994。最后,系统以10 s的响应时间,对大气中的CO_(2)浓度进行了2天的连续观测,其结果与商用仪器(Picarro,G2401)的监测数据高度一致,排除人体呼气干扰后的相对偏差优于6‰。该系统具有结构简单、成本低、灵敏度极高的特点,在痕量气体监测领域将具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 CO_(2)探测 光学传感 光腔衰荡光谱 极高灵敏度
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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
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作者 夏晖晖 刘建国 +4 位作者 许振宇 阚瑞峰 何亚柏 张光乐 陈玖英 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2697-2702,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱 温度场 浓度场 代数迭代算法
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快速腔长扫描光腔衰荡光谱仪及其在痕量气体测量中的应用 被引量:1
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作者 孙丽琴 陈兵 +3 位作者 何亚柏 李明星 陈祥 阚瑞峰 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2016年第3期197-203,共7页
基于PZT快速腔长扫描技术和可调谐连续DFB激光器,搭建了一套快速腔长扫描光腔衰荡光谱探测装置,通过PZT快速腔长扫描实现激光单纵模与光腔纵模的模式匹配与破坏,以完成腔内光信号的独立衰减以及对此衰减过程快慢的测量.实验表明该装置... 基于PZT快速腔长扫描技术和可调谐连续DFB激光器,搭建了一套快速腔长扫描光腔衰荡光谱探测装置,通过PZT快速腔长扫描实现激光单纵模与光腔纵模的模式匹配与破坏,以完成腔内光信号的独立衰减以及对此衰减过程快慢的测量.实验表明该装置不仅测量灵敏度高达10^(-9)量级,而且稳定性强,装置简单且易于操作。通过对CH_4气体在1653.72 nm附近的吸收光谱测量,并用HITRAN数据库模拟校准,验证了该装置的定量测量能力。利用该装置通过固定激光波长测量吸收峰中心值方法对大气中CH_4气体含量变化进行了探测. 展开更多
关键词 光腔衰荡光谱 CH_4 腔长扫描 吸收光谱
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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 被引量:17
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作者 聂伟 许振宇 +5 位作者 阚瑞峰 阮俊 姚路 王斌 张步强 何亚柏 《光学精密工程》 EI CAS 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 381nm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100K)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1K),TDLAS测量的时间分辨率为0.83s,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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近海大尺度区域二氧化碳的激光在线探测技术 被引量:16
8
作者 李明星 陈兵 +5 位作者 阮俊 李想 刘英 许振宇 何亚柏 阚瑞峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1424-1432,共9页
陆地或海洋与大气之间的能量和物质交换的定量研究,特别是二氧化碳(CO2)交换通量的监测,对研究全球碳循环以及气候变化具有重要意义。基于直接吸收光谱技术和导数吸收光谱技术,采用收发一体式光学系统,研制了开放式CO2在线探测样机,测... 陆地或海洋与大气之间的能量和物质交换的定量研究,特别是二氧化碳(CO2)交换通量的监测,对研究全球碳循环以及气候变化具有重要意义。基于直接吸收光谱技术和导数吸收光谱技术,采用收发一体式光学系统,研制了开放式CO2在线探测样机,测量区域可达到km量级。利用Allan方差分析了系统检测限,当积分时间达到100 s时,检测限为0.08×10-6。使用不同浓度的标准气体,验证了二阶导数光谱用于浓度反演方法的可行性,得到相关性为0.998。样机在深圳市生态环境监测站连续运行1个月,探测结果具有明显的日变化周期性。与安装于附近不同点位的Licor7550-CO2监测仪进行数据对比,数据变化趋势吻合,且样机稳定性更优。 展开更多
关键词 激光光谱 可调谐激光二极管 开放光路 导数吸收光谱 直接吸收光谱
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球载CRDS高灵敏度甲烷测量系统的研制 被引量:13
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作者 袁峰 高晶 +5 位作者 姚路 陈兵 何亚柏 胡迈 许振宇 阚瑞峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1881-1892,共12页
为了分析青藏高原地区甲烷浓度的垂直分布,本文采用腔衰荡光谱技术(CRDS)设计了一套高灵敏度的球载甲烷浓度实时测量系统,该测量系统在基于DSP的单板电路上实现腔模锁定、衰荡信号采集、光谱扫描、数据存储等功能并在DSP上实时处理衰荡... 为了分析青藏高原地区甲烷浓度的垂直分布,本文采用腔衰荡光谱技术(CRDS)设计了一套高灵敏度的球载甲烷浓度实时测量系统,该测量系统在基于DSP的单板电路上实现腔模锁定、衰荡信号采集、光谱扫描、数据存储等功能并在DSP上实时处理衰荡信号、光谱信号和浓度等数据。本文首先介绍了CRDS测量原理与采用的光谱处理算法,通过固定高斯线宽的方式改进光谱拟合算法,使得浓度计算结果得到明显提升。然后,分析了电路系统采集的衰荡信号与光谱信号,采集的衰荡信号信噪比达62 dB,并在实验室使用标准气体进行了标定试验,标准气体的测量值标准差σ最大为2.2×10-9,测量值的均方值RMS和标准气体标称值之间的校正可决系数为0.9987。最后,系统进行了实际试验,在西藏鲁朗地区成功实现了从海拔3340 m到海拔6000 m的上升和下降过程中甲烷浓度的测量。该系统可以通过改变激光波长与光腔反射镜测量其他大气痕量气体,进一步改进与优化的系统可以应用到大气同位素丰度的测量中。 展开更多
关键词 光谱学 腔衰荡光谱技术 痕量气体 实时测量
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高精细度光学反馈腔衰荡光谱技术 被引量:3
10
作者 马国盛 刘英 +3 位作者 邓昊 许振宇 何亚柏 阚瑞峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期2305-2312,共8页
针对温室气体CH_(4)的高灵敏探测需求,提出了高精细度光学反馈腔衰荡光谱技术,研究了光学反馈对腔模信号的影响、系统的灵敏度以及光谱扫描法。在精细度大于100000的V型谐振腔上实现了光学反馈腔衰荡光谱技术,对比了有/无光反馈时腔模... 针对温室气体CH_(4)的高灵敏探测需求,提出了高精细度光学反馈腔衰荡光谱技术,研究了光学反馈对腔模信号的影响、系统的灵敏度以及光谱扫描法。在精细度大于100000的V型谐振腔上实现了光学反馈腔衰荡光谱技术,对比了有/无光反馈时腔模信号的差别,验证了光反馈效应可以提高激光到腔的耦合效率。发展了固定腔长的光反馈检测技术,将腔的自由光谱范围FSR用作光谱相对频率标尺,基于HITRAN数据库中两条吸收谱线的绝对波长和测量到的相对位置进行对比分析,得到腔的FSR为0.0042 cm^(-1)。然后,运用allan方差分析了系统的检测能力,测得系统的噪声等效吸收系数为1.1×10^(-10)cm^(-1)Hz^(-1/2),当积分时间为4.7 s时,系统灵敏度为8×10^(-11)cm^(-1)。最后,提出了连续电压扫描的激光器频率控制扫描方法,用1.5×10^(-6)的标气对该方法进行了验证,得到测量精度为6.8×10^(-9)。该方法在仪器工程化方面极具潜力。 展开更多
关键词 激光光谱 光学反馈 腔衰荡光谱 CH4高灵敏探测
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Highly-sensitive NO,NO2,and NH3 measurements with an open-multipass cell based on mid-infrared wavelength modulation spectroscopy 被引量:4
11
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 姚路 何亚柏 刘建国 阚瑞峰 魏敏 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第4期250-257,共8页
A compact prototype based on mid-infrared wavelength modulation spectroscopy(WMS)is developed for the simul-taneous monitoring of NO,NO2,and NH3 in the urban area.Three quantum cascade lasers(QCLs)with central fre... A compact prototype based on mid-infrared wavelength modulation spectroscopy(WMS)is developed for the simul-taneous monitoring of NO,NO2,and NH3 in the urban area.Three quantum cascade lasers(QCLs)with central frequencies around 1900.0 cm^-1,1600.0 cm^-1,and 1103.4 cm^-1are used for NO,NO2,and NH3detections,respectively,by timedivision multiplex.An open-path multi-pass cell of 60-m optical path length is applied to the instrument for high sensitivity and reducing the response time to less than 1 s.The prototype achieves a sub-ppb detection limit for all the three target gases with an average time of about 100 s.The instrument is installed in the Jiangsu environmental monitoring center to conduct performance tests on ambient air.Continuous 24-hour measurements show good agreement with the results of a reference instrument based on the chemiluminescence technique. 展开更多
关键词 wavelength modulation spectroscopy optical sensing atmospheric monitoring time division multiplexing quantum cascade laser mid-infrared laser spectroscopy
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Analysis of algebraic reconstruction technique for accurate imaging of gas temperature and concentration based on tunable diode laser absorption spectroscopy 被引量:4
12
作者 夏晖晖 阚瑞峰 +2 位作者 刘建国 许振宇 何亚柏 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第6期246-253,共8页
An improved algebraic reconstruction technique(ART) combined with tunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS) is presented in this paper for determining two-dimensional(2D) distribution of H2O concentrati... An improved algebraic reconstruction technique(ART) combined with tunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS) is presented in this paper for determining two-dimensional(2D) distribution of H2O concentration and temperature in a simulated combustion flame.This work aims to simulate the reconstruction of spectroscopic measurements by a multi-view parallel-beam scanning geometry and analyze the effects of projection rays on reconstruction accuracy.It finally proves that reconstruction quality dramatically increases with the number of projection rays increasing until more than 180 for 20 × 20 grid,and after that point,the number of projection rays has little influence on reconstruction accuracy.It is clear that the temperature reconstruction results are more accurate than the water vapor concentration obtained by the traditional concentration calculation method.In the present study an innovative way to reduce the error of concentration reconstruction and improve the reconstruction quality greatly is also proposed,and the capability of this new method is evaluated by using appropriate assessment parameters.By using this new approach,not only the concentration reconstruction accuracy is greatly improved,but also a suitable parallel-beam arrangement is put forward for high reconstruction accuracy and simplicity of experimental validation.Finally,a bimodal structure of the combustion region is assumed to demonstrate the robustness and universality of the proposed method.Numerical investigation indicates that the proposed TDLAS tomographic algorithm is capable of detecting accurate temperature and concentration profiles.This feasible formula for reconstruction research is expected to resolve several key issues in practical combustion devices. 展开更多
关键词 algebraic reconstruction technique 2D distribution projection rays accurate reconstruction
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本振激光强度调制激光外差光谱遥测技术研究
13
作者 李仁仕 邓昊 +5 位作者 金谷雨 许振宇 黄安 姚路 何亚柏 阚瑞峰 《环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期9-13,共5页
针对当前用于大气温室气体柱浓度/廓线探测的信号光强度调制激光外差探测方法存在的信光损失,与本振激光波长调制激光外差探测方法存在的光谱反演模型复杂这两个问题,提出了基于本振激光强度调制的激光外差探测方法。对此,结合平衡探测... 针对当前用于大气温室气体柱浓度/廓线探测的信号光强度调制激光外差探测方法存在的信光损失,与本振激光波长调制激光外差探测方法存在的光谱反演模型复杂这两个问题,提出了基于本振激光强度调制的激光外差探测方法。对此,结合平衡探测技术,搭建了1套以1.571μm窄线宽半导体激光器作为本振光源的双通道平衡外差光谱探测系统,开展系统性能分析以及大气CO_(2)柱总量测量研究。区别于已有文献报道的激光外差光谱探测方法,系统采用光开关对本振激光进行强度调制,利用平衡探测技术消除本振激光强度背景噪声的影响。结果表明,相比传统的信号光强度调制激光外差探测方法,该方法能够将外差信号信噪比提高3.7倍,对应的CO_(2)柱总量测量精度提升3.36倍。以上研究表明,基于本振激光强度调制的激光外差探测方法能够有效的提高激光外差光谱探测系统性能。 展开更多
关键词 本振光强度调制 平衡探测 激光外差 CO_(2) 信噪比提升
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基于可调谐半导体激光光谱大气CO_2监测仪 被引量:33
14
作者 袁松 阚瑞峰 +8 位作者 何亚柏 姚路 许振宇 阮俊 何俊峰 魏敏 李明星 贾良权 刘建国 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期170-175,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 测量 可调谐二极管吸收光谱 直接吸收 信号采集处理 波长锁定
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可调谐半导体激光吸收光谱中激光器温度补偿 被引量:30
15
作者 袁松 阚瑞峰 +7 位作者 何亚柏 姚路 陈玖英 许振宇 李晗 阮俊 何俊峰 魏敏 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期242-247,共6页
可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)具有高分辨、高灵敏度和快速测量等特点,在环境检测、工业过程检测等方面具有很好的应用前景。但是TDLAS系统在长期连续工作时,存在激光输出波长随环境温度变化而发生漂移的问题。针对这一问题,研究了... 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)具有高分辨、高灵敏度和快速测量等特点,在环境检测、工业过程检测等方面具有很好的应用前景。但是TDLAS系统在长期连续工作时,存在激光输出波长随环境温度变化而发生漂移的问题。针对这一问题,研究了激光输出波长随环境温度变化特征及其对光谱处理的定量影响。为了消除激光输出波长的漂移,设计了基于ADμC841的温度补偿电路。根据环境温度实时调整激光器的温度,对激光器进行谱线锁定,在温控实验箱中进行了实验,当环境温度为20℃~60℃时,激光器的波长漂移量为4.1pm。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 光谱处理 波长漂移 温度补偿
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激光吸收光谱技术中扫描频率的选择 被引量:14
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作者 陈玖英 刘建国 +7 位作者 何亚柏 许振宇 李晗 姚路 袁松 阮俊 何俊峰 阚瑞峰 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期267-270,共4页
基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的传感器系统性能受激光器特性、探测器特性、调制参数、激光器控制电路和信号采集电路等的影响。激光器和探测器特性与当前的生产制造水平密切相关,对于直接吸收法,调制参数主要指扫描幅度和... 基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的传感器系统性能受激光器特性、探测器特性、调制参数、激光器控制电路和信号采集电路等的影响。激光器和探测器特性与当前的生产制造水平密切相关,对于直接吸收法,调制参数主要指扫描幅度和扫描频率,而扫描幅度的确定以得到完整吸收信号为准。对扫描频率的选择和优化进行了详细的讨论。在一定的理论基础上通过实验分别观察各扫描频率对直接吸收信号的影响,通过分析检测信号的特征,如幅值、半峰全宽、调整的判定系数、信噪比、积分吸光度及偏差等得出其变化规律,总结出扫描频率的选择依据。该研究为TDLAS直接吸收法中扫描频率的确定提供了实验依据。 展开更多
关键词 光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱 扫描频率 直接吸收法
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基于分布反馈激光器在2.0 μm波段对CO_2气体温度的测量 被引量:8
17
作者 陈玖英 刘建国 +7 位作者 何亚柏 许振宇 李晗 姚路 袁松 阮俊 何俊峰 阚瑞峰 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期112-116,共5页
利用输出波长在2.0μm处的分布反馈激光器对CO2气体的两条特征谱线进行扫描以实现气体温度的测量。介绍了利用可调谐激光吸收光谱方法进行温度测量的基本原理,提出了用多线组合非线性最小二乘法拟合高温吸收光谱的吸光度方法。常压下在... 利用输出波长在2.0μm处的分布反馈激光器对CO2气体的两条特征谱线进行扫描以实现气体温度的测量。介绍了利用可调谐激光吸收光谱方法进行温度测量的基本原理,提出了用多线组合非线性最小二乘法拟合高温吸收光谱的吸光度方法。常压下在静态高温炉中进行了实验,设定温度为900K~1200K时,经实验得到的温度值与热电偶测量值的温差在8%以内,计算得到CO2的5007.7874cm-1吸收线强与理论计算值相对误差小于14%。为今后的气体温度测量及多参数同时测量提供了借鉴。 展开更多
关键词 测量 可调谐二极管激光吸收光谱 温度测量 吸光度
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2.0μm处CO2高温谱线参数测量研究 被引量:5
18
作者 陈玖英 刘建国 +9 位作者 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 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第22期208-214,共7页
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... 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. 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱 高温光谱 自展宽系数 温度系数
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室温脉冲QCL光谱特性实验研究 被引量:3
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作者 汤媛媛 刘文清 +4 位作者 何亚柏 阮俊 许振宇 姚路 阚瑞峰 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第24期272-280,共9页
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... 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. 展开更多
关键词 量子级联激光器 红外激光吸收光谱 频率负啁啾
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高灵敏度快速扫描光腔衰荡光谱方法探测大气CH4含量 被引量:10
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作者 孙丽琴 陈兵 +4 位作者 阚瑞峰 李明星 姚路 魏敏 何亚柏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期338-344,共7页
搭建了基于近红外连续激光器的高灵敏度快速扫描光腔衰荡光谱仪(SC-CRDS)。通过压电陶瓷(PZT)快速扫描腔长,并用跟踪电路使腔长自动跟踪激光波长变化,实现衰荡光谱的快速测量。利用CH4在1653.73 nm(6046.95 cm-1)附近的光谱吸收峰,用该... 搭建了基于近红外连续激光器的高灵敏度快速扫描光腔衰荡光谱仪(SC-CRDS)。通过压电陶瓷(PZT)快速扫描腔长,并用跟踪电路使腔长自动跟踪激光波长变化,实现衰荡光谱的快速测量。利用CH4在1653.73 nm(6046.95 cm-1)附近的光谱吸收峰,用该装置对CH4气体含量进行测量。通过测量多个光谱点确定吸收线中心吸收峰值和激光波长,并反馈补偿激光中心波长使其稳定在吸收线,成功解决了由于激光器波长/频率严重漂移导致的不能持续准确测量问题。利用标准浓度的CH4样品校准其1653.73 nm吸收峰谱线强度。该光腔衰荡光谱仪装置结构简单,性能稳定,CH4浓度检测限达到1.0×10-9,可用于长时间监测室外空气中的CH4浓度。 展开更多
关键词 光谱学 高灵敏度光学探测 光腔衰荡光谱 空气污染监测 激光传感器 甲烷
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