基于量子级联激光吸收光谱技术的NH_(3)吸附性测量研究(特邀)

选择中心波长为8.91μm的量子级联激光器作为光源,结合波长调制光谱技术和小体积长光程的光学多通池,开发了一套氨气浓度检测系统。进行不同压力下氨气的直接吸收测量,结果表明谱线选择正确,以及系统搭建可行。配制不同浓度的氨气进行波长调制测量,得到二次谐波信号峰峰值与浓度之间呈现很好的线性关系,其拟合系数为99.50%。氨气浓度在0~100 ppm范围内,二次谐波的平均误差小于3%,其中在较高浓度10~100 ppm范围内,相对误差小于1%,灵敏度为10.35 ppm/V。配制浓度为6.25 ppm的氨气,并通入多通池检测,对系统进行Allan方差分析,系统在最佳积分时间为195 s时的探测极限为121.58 ppb。同时,从管道材料、温度两个方面出发,探究氨气脱附的效果。

七芯光子晶体光纤温度传感器

为了深入探究七芯光子晶体光纤的传感特性,本利用有限元法研究七芯光子晶体对温度的传感特性,找到七芯光子晶体纤芯基模与包层高阶模的有效折射差与温度的关系,算出波谷波长与温度的变化关系,即理论灵敏度,并基于单模-七芯光子晶体-单模结构的马赫-曾德尔干涉结合水浴法进行温度传感实验检测。研究结果表明:七芯光子晶体光纤的理论灵敏值为-47.14 pm/℃,实验测出的灵敏度为-48.86 pm/℃。可以发现七芯光子晶体光纤对温度具有良好的线性传感特性,而且稳定性好、线性拟合度高、制作工艺简单,在海洋环境监测、生物制药和食品检测等领域具有良好的应用价值。

激光吸收光谱技术在大肠杆菌生长测量中的应用

将高灵敏的激光吸收光谱技术应用于微生物生长测量领域,实现了对以大肠杆菌为例的微生物生长过程实时监测和生长曲线的绘制。设计并搭建了一套实验测量装置,对大肠杆菌生长过程中新陈代谢产生的CO_(2)的二次谐波信号进行实时监测并拟合,测量获取了大肠杆菌在25、26、29、32、34、37、43℃培养条件下的生长曲线。实验结果表明测得的生长曲线能够准确反映大肠杆菌在不同温度下生长调整期、对数期、稳定期及衰亡期的时间,证明了基于激光吸收光谱技术的微生物生长代谢产物CO_(2)法可以很好地应用于微生物生长测量领域。

基于单边强磁场效应的无轨磁悬浮小车

利用永磁磁轮产生的感应磁场与原来的磁场方向相反的排斥力来实现磁悬浮。永磁轮磁体按照海尔贝克阵列排列。利用AnsoftMaxwell 16.0软件对永磁轮磁场进行了模拟,对感应磁场进行仿真分析,进一步制作了无轨磁悬浮小车模型,实现了无磁质轨道悬浮,并且研究了气隙高度、以及电机工作电压与悬浮力的关系。

基于TDLAS技术的人体呼出一氧化氮在线检测系统

针对呼出气一氧化氮(FeNO)体积分数的检测,使用了具有高灵敏度、高精度等特性的可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术。利用直接吸收光谱(DAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术对呼出二氧化碳(CO_(2))体积分数进行标定,并通过模拟两种气体信号来确定相关系数并完成FeNO体积分数反演。连续测量15 min气体体积分数,根据其变化实验和Allan方差曲线分析确定两种气体的参数,该系统中的CO_(2)气体测量精度和探测极限分别为0.045%和5.4×10^(-3),一氧化氮(NO)气体测量精度和探测极限分别为1.1×10^(-9)和3.4×10^(-9);通过反复置换CO_(2)和NO的混合气体与氮气(N_(2))测量气体体积分数随时间变化情况来确定该系统响应时间为12 s;最后根据单次呼气周期曲线确定志愿者呼出气体中CO_(2)和NO的体积分数。该研究为FeNO的在线检测提供实验依据。

基于模式分裂现象的在纤式双微盘谐振腔

为了实现结构紧凑、性能稳定的回音壁微腔,提出一种在纤式并联双微盘结构,其中回音壁微腔与激发回音壁模式的光波导均处于光纤纤芯中。采用有限时域差分法研究模式分裂现象中对称模式与反对称模式随着两微盘耦合间距增大的变化规律。研究结果表明,对称模式与反对称模式之间存在竞争关系,随着耦合间距的增大,反对称模式的透射率先变大后变小,共振波长发生红移;对称模式则正好相反。通过计算分析制作工艺精度对模式分裂的影响。该研究结果可用于高灵敏度在纤式微盘光纤温度传感器的设计等领域。