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基于Ansoft/RMxprt的大功率永磁同步风力发电机优化设计 被引量:2
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作者 朱公栋 王益轩 +1 位作者 高丹 陈荣荣 《上海大中型电机》 2014年第1期28-34,共7页
介绍了为提高发电机的材料利用率以达到风力发电机组轻量化设计的目的,通过利用Ansoft/RMxprtc参数化功能优化了发电机的定子外径、定子内径及转子外径尺寸后,再优化永磁体尺寸。再用Ansoft/Maxwell 2D软件对参数优化后的电机进行电磁... 介绍了为提高发电机的材料利用率以达到风力发电机组轻量化设计的目的,通过利用Ansoft/RMxprtc参数化功能优化了发电机的定子外径、定子内径及转子外径尺寸后,再优化永磁体尺寸。再用Ansoft/Maxwell 2D软件对参数优化后的电机进行电磁场有限元分析,得到电机的性能仿真曲线,无需经过样机制造及实机试验,缩短了周期且节省了费用,为永磁发电机性能的优化提供了可靠的依据。 展开更多
关键词 永磁同步发电机 参数优化 有限元分析
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应用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪 被引量:2
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作者 曹亚南 王睿 +7 位作者 王贵师 朱公栋 谈图 王晶晶 刘锟 汪磊 梅教旭 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3626-3631,共6页
报道了一套适用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪,为激光外差辐射计提供用以反演大气成分的柱浓度和垂直廓线的太阳光。太阳跟踪系统采用太阳运行轨迹跟踪与光电跟踪相结合的跟踪方式,具有精度高、全时空特点。测量了该太阳跟踪仪的... 报道了一套适用于激光外差辐射计的高精度太阳跟踪仪,为激光外差辐射计提供用以反演大气成分的柱浓度和垂直廓线的太阳光。太阳跟踪系统采用太阳运行轨迹跟踪与光电跟踪相结合的跟踪方式,具有精度高、全时空特点。测量了该太阳跟踪仪的跟踪精度,X和Y轴方向跟踪精度分别达到0.068°和0.06°,能够满足激光外差辐射计在大气和天文领域中对太阳光收集的要求。进而把太阳跟踪仪与实验室研制的激光外差辐射计集合起来,测量了3.5μm附近的太阳光谱,得到了CH4在整层大气中的吸收情况,为下一步反演整层大气中CH4的柱浓度和垂直廓线奠定了基础。 展开更多
关键词 太阳跟踪系统 激光外差辐射计 柱浓度 垂直廓线
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基于7.6μm量子级联激光的光声光谱探测N2O气体 被引量:13
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作者 周彧 曹渊 +4 位作者 朱公栋 刘锟 谈图 王利军 高晓明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期91-97,共7页
近年来,气候变化对地球的生态环境产生严重影响,而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮(N_2O)作为一种重要的温室气体,其浓度变化对大气环境产生重要影响,因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基... 近年来,气候变化对地球的生态环境产生严重影响,而大气温室气体在气候变化中具有重要的作用.一氧化二氮(N_2O)作为一种重要的温室气体,其浓度变化对大气环境产生重要影响,因此对其浓度的探测在大气环境研究中具有重要意义.本文开展了基于中国自主研发的7.6μm中红外量子级联激光的共振型光声光谱探测N_2O的研究,建立了N_2O光声光谱传感实验系统.此系统在传统的光声光谱探测的基础上优化改进,采用双光束增强的方式,增加了有效光功率,进一步提高了系统的探测灵敏度.探测系统以1307.66 cm^(-1)处的N_2O吸收谱线作为探测对象,结合波长调制技术对N_2O气体进行探测研究.通过对一定浓度的N_2O气体在不同调制频率和调制振幅的光声信号的探测,确定了系统的最佳调制频率和调制振幅分别为800 Hz和90 mV.在最优实验条件下对不同浓度的N_2O气体进行了测量,获得了系统的信号浓度定标曲线.实验表明,在锁相积分时间为30 ms时,系统的浓度探测极限为150×10^(-9).通过100次平均后,系统噪声进一步降低,实现了大气N_2O的探测,浓度探测极限达到了37×10^(-9). 展开更多
关键词 光声光谱 量子级联激光器 一氧化二氮 痕量气体探测
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基于高分辨率激光外差光谱反演大气CO2柱浓度及系统测量误差评估方法 被引量:5
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作者 孙春艳 王贵师 +3 位作者 朱公栋 谈图 刘锟 高晓明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第14期81-89,共9页
利用实验室研制的近红外激光外差光谱仪,开展了基于最优估计算法的温室气体柱浓度反演和系统测量误差的近似评估等相关工作.首先,通过光谱数据库、参考正向模型计算结果与傅里叶变换红外光谱技术探测结果筛选出了探测窗口,并以此为依据... 利用实验室研制的近红外激光外差光谱仪,开展了基于最优估计算法的温室气体柱浓度反演和系统测量误差的近似评估等相关工作.首先,通过光谱数据库、参考正向模型计算结果与傅里叶变换红外光谱技术探测结果筛选出了探测窗口,并以此为依据选择了相应的激光器和探测器;其次,建立了基于参考正向模型最优估计浓度反演算法,采用Levenberg-Marquardt(LM)迭代方法,实现了整层大气CO2柱浓度及垂直分布廓线的反演,并开展了长期观测对比实验,验证了反演算法的可行性;最后,通过模拟所选探测窗口波段在不同白噪声条件下的正向大气透过率谱,获得了系统SNR与柱浓度测量误差之间的近似对应关系.该研究是探测系统不可或缺的理论计算部分,将有助于完善激光外差技术在大气探测中的应用. 展开更多
关键词 激光外差 测量误差 参考正向模型 CO2柱浓度
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白噪声扰动在波长调制离轴积分腔输出光谱技术中的应用研究 被引量:3
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作者 王静静 董洋 +5 位作者 田兴 陈家金 谈图 朱公栋 梅教旭 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2657-2663,共7页
离轴积分腔输出光谱技术是痕量气体检测的重要方法,这种测量方法的检测限容易受到残余腔模式噪声和背景噪声的影响。通过注入射频白噪声到激光器的调制电流中,以减小离轴积分腔输出光谱中的残余腔模式噪声,同时利用波长调制技术抑制了... 离轴积分腔输出光谱技术是痕量气体检测的重要方法,这种测量方法的检测限容易受到残余腔模式噪声和背景噪声的影响。通过注入射频白噪声到激光器的调制电流中,以减小离轴积分腔输出光谱中的残余腔模式噪声,同时利用波长调制技术抑制了背景信号的影响,进一步提高了基于离轴积分腔输出光谱技术的甲烷传感系统的信噪比。首先,详细研究了不同功率射频白噪声对空气中甲烷吸收光谱的影响,并对吸收谱的线宽进行了分析,计算出了不同功率噪声扰动下的吸收谱对应的最佳调制幅度。随后,研究了不同功率的射频白噪声对2f信号的影响。结果表明,随着扰动噪声功率的增加,基线噪声水平和2f信号幅值同时减小。对几组2f信号的信噪比进行分析,确定了射频白噪声提高系统信噪比的最佳功率为-25 dBm。最后,研究了0.05~2.2×10^-6浓度范围内,甲烷浓度与2f信号之间的对应关系,结果表明:在甲烷浓度小于1.0×10^-6时,甲烷浓度与2f信号之间的线性度为0.999 6;在甲烷浓度为0.1~2.2×10^-6时,甲烷浓度与2f信号之间呈曲线关系,二阶多项式拟合的相关度为0.999 89。此外,对浓度为2.2×10^-6的甲烷气体进行了长时间的测量,并利用Allan方差对系统的稳定性进行了分析,分析结果表明系统的最佳积分时间为1 250 s,系统的可探测极限约为1.2×10^-9。最后,使用建立的甲烷气体探测系统,对大气环境中的甲烷气体浓度进行了长达两个昼夜的检测,结果显示甲烷浓度的昼夜变化规律是昼降夜升,浓度昼夜波动范围在2.02~2.3×10^-6范围内,平均浓度为2.14×10^-6。本研究为离轴积分腔输出光谱技术在痕量气体测量方面的应用提供了一定的参考,对高精密的原位痕量气体测量仪器的研发具有重要的指导价值。 展开更多
关键词 离轴积分腔输出光谱 波长调制 射频白噪声 腔模噪声 检测极限
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全光纤双通道大气温室气体激光外差光谱探测技术研究 被引量:4
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作者 王晶晶 谈图 +5 位作者 王贵师 朱公栋 薛正跃 李竣 刘笑海 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期354-359,共6页
激光外差光谱技术是近年迅速发展的一种高光谱分辨率遥感探测技术,其装置具有体积小、光谱分辨率高等特点,适用于大气温室气体浓度的探测。各种观测实验已证明其是一种切实、有效的探测手段,在地球大气探测领域具有很大的应用前景和潜... 激光外差光谱技术是近年迅速发展的一种高光谱分辨率遥感探测技术,其装置具有体积小、光谱分辨率高等特点,适用于大气温室气体浓度的探测。各种观测实验已证明其是一种切实、有效的探测手段,在地球大气探测领域具有很大的应用前景和潜力。在现有激光外差光谱仪器的基础之上,提出了一种新型的仪器结构。采用光纤光开关对直射的太阳光进行调制与分束,实现利用单个光纤光开关进行两个波段激光外差信号的同时探测。为全光纤激光外差光谱仪的下一步系统集成和多波段激光外差光谱仪的构建提供了新方法。从激光外差探测的原理出发,分析了激光外差光谱探测技术的优势和关键参数,并结合自行研制的高精度太阳跟踪仪,搭建了一套近红外双通道全光纤式激光外差辐射计的原理样机。详细地阐述了激光外差辐射计原理样机中各功能模块的作用和参数,着重描述了光纤光开关在其中的作用原理和功能,详细地讨论了激光外差光谱仪的波长扫描模式和波长标定方法。在此基础上,讨论了激光外差辐射计的相关参数设置依据和仪器函数的测量方法,并给出了激光外差装置的仪器函数以及相应的光谱分辨率(0.0044 cm^-1)。利用搭建的激光外差光谱仪在合肥地区(31.9°N,117.166°E)进行了实际的大气探测,同时在波段(6056.2~6058.1 cm^-1)和(6035.6~6036.5 cm^-1)分别获取了CH 4和CO 2分子的激光外差吸收信号,并对吸收信号进行了波长标定和归一化,得到了CH 4分子和CO 2分子的整层大气透过率谱,测量光谱信号的信噪比分别为197和209,同时也对分子吸收信号的光谱特征进行了分析。本文的测量实践表明光纤光开关可以用于激光外差光谱系统的结构优化,实现多通道多波段的激光外差光谱同时测量,拓展激光外差光谱仪在大气探测领域的应用。 展开更多
关键词 激光外差 整层大气透过率谱 信噪比
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基于共振型高灵敏度光声光谱技术探测痕量乙炔气体浓度 被引量:11
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作者 查申龙 刘锟 +5 位作者 朱公栋 谈图 汪磊 王贵师 梅教旭 高晓明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2673-2678,共6页
乙炔气体作为判断变压器运行状态的一种故障气体,其浓度的高低反映了变压器的运行状况,因此对其浓度的探测在变压器的维护中具有重要意义。为了准确探测变压器运行过程中产生的乙炔气体浓度,为变压器的维护提供技术参数,针对基于DFB激... 乙炔气体作为判断变压器运行状态的一种故障气体,其浓度的高低反映了变压器的运行状况,因此对其浓度的探测在变压器的维护中具有重要意义。为了准确探测变压器运行过程中产生的乙炔气体浓度,为变压器的维护提供技术参数,针对基于DFB激光器的共振型光声光谱技术痕量乙炔气体检测技术开展研究,对传统的光声光谱探测系统进行改进。根据光声光谱技术的理论可知,光声信号的强度与入射激光的功率成正比,所以在光声池的出射窗口采用一个平面反射镜将红外光再次反射到光声池中以增加入射光功率,增强光声信号强度,进一步提高了光声系统的探测灵敏度。通过一定浓度的乙炔气体在不同调制频率和不同调制深度下光声信号强度的变化,确定光声探测系统的最佳调制频率和最佳调制深度为767 Hz和0.3mV。利用不同浓度乙炔气体对系统进行标定,然后采用最小二乘法对光声信号与气体浓度进行拟合,二者具有很好的线性度。通过Allan方差计算可知,系统在平均时间达到200s时,能够达到最低探测极限浓度。实验表明,在一个大气压下,积分时间为10ms时,改进后的共振型光声光谱探测系统对乙炔气体的最低探测极限浓度达到了0.3μL·L^(-1)。还将小波去噪技术引入到低浓度下乙炔气体的光声信号处理中,有效消除了低浓度气体光声信号中的噪声,提高了信噪比。设计的共振型光声光谱探测系统操作简单,最低探测浓度符合国标中对变压器维护过程中对乙炔气体的探测需求,在变压器维护领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光声光谱 小波去噪 气体探测 灵敏度
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基于51单片机的高精度太阳跟踪系统的研制
8
作者 王睿 谈图 +4 位作者 汪磊 王贵师 朱公栋 曹亚南 高晓明 《大气与环境光学学报》 CAS CSCD 2016年第6期466-473,共8页
在传统的太阳跟踪系统设计中,主要采用光电跟踪与视日跟踪方法.设计了一种基于CMOS摄像头的高精度太阳自动跟踪仪,上位机通过NI公司的虚拟仪器开发平台Labview来设计跟踪软件,通过相关算法计算出太阳实时的方位角和仰角,进而转化成电机... 在传统的太阳跟踪系统设计中,主要采用光电跟踪与视日跟踪方法.设计了一种基于CMOS摄像头的高精度太阳自动跟踪仪,上位机通过NI公司的虚拟仪器开发平台Labview来设计跟踪软件,通过相关算法计算出太阳实时的方位角和仰角,进而转化成电机运行所需的脉冲,通过RS232传输到51单片机,由单片机来控制电机转动到相应的角度,从而使太阳光斑始终处于摄像头的中心位置.该实验装置具有比商业太阳跟踪仪更高的跟踪精度,跟踪误差最小可以达到0.002°. 展开更多
关键词 太阳跟踪 51单片机 LABVIEW平台 CMOS摄像头 伺服电机
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基于光纤耦合宽带LED光源的Herriott池测量NO2的研究 被引量:3
9
作者 曹渊 田兴 +4 位作者 程刚 刘锟 王贵师 朱公栋 高晓明 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第16期188-194,共7页
本文针对气溶胶吸收光声光谱仪需用较高浓度二氧化氮(NO2)进行标定的需求,开展了基于光纤耦合宽带LED光源的Herriott型多通池测量NO2的研究,解决了NO2的简便、快速和高精度测量问题.首先依据光线传输理论、仿真分析了Herriott型多通池,... 本文针对气溶胶吸收光声光谱仪需用较高浓度二氧化氮(NO2)进行标定的需求,开展了基于光纤耦合宽带LED光源的Herriott型多通池测量NO2的研究,解决了NO2的简便、快速和高精度测量问题.首先依据光线传输理论、仿真分析了Herriott型多通池,并采用优化的仿真结果设计了有效光程为26.1 m的光学多通吸收池,以增强吸收池内待测NO2气体的光吸收.针对LED光源的发光面、发散角大,常规准直的输出光难于在Herriott型多通池内来回传输的问题,本研究中将LED光源的输出光耦合进入一根单模光纤,然后用透镜准直后导入光学多通吸收池中,实现基于光学多通吸收池的宽带LED吸收光谱测量NO2浓度,最终实现了对NO2检测浓度极限1μmol/mol的预期设计值,对46μmol/mol的NO2测量结果表明,测量精度达到0.1%.最后开展了此NO2测量系统与气溶胶吸收光声光谱仪同时测量不同浓度NO2的观测研究,结果表明所测量NO2浓度与光声光谱信号呈现出很好的线性关系,线性度优于99.9%.基于宽带LED光源和Herriott型多通池的NO2测量系统,具有价格低廉、结构简单和易用的特点,可以满足NO2吸收法标定气溶胶吸收光声光谱仪的需求,也可用于化工领域对NO2的快速分析测量. 展开更多
关键词 宽带 LED 光源 吸收池 宽带吸收光谱 二氧化氮
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Quantitative analysis of ammonium salts in coking industrial liquid waste treatment process based on Raman spectroscopy
10
作者 曹亚南 王贵师 +5 位作者 谈图 蔡廷栋 刘锟 汪磊 朱公栋 梅教旭 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第10期393-397,共5页
Quantitative analysis of ammonium salts in the process of coking industrial liquid waste treatment is successfully performed based on a compact Raman spectrometer combined with partial least square(PLS) method. Two ma... Quantitative analysis of ammonium salts in the process of coking industrial liquid waste treatment is successfully performed based on a compact Raman spectrometer combined with partial least square(PLS) method. Two main components(NH_4SCN and(NH_4)_2S_2O_3) of the industrial mixture are investigated. During the data preprocessing, wavelet denoising and an internal standard normalization method are employed to improve the predicting ability of PLS models. Moreover,the PLS models with different characteristic bands for each component are studied to choose a best resolution. The internal and external calibration results of the validated model show a mass percentage error below 1% for both components.Finally, the repeatabilities and reproducibilities of Raman and reference titration measurements are also discussed. 展开更多
关键词 Raman spectroscopy wavelet denoising partial least square regression ammonium salts
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基于离轴积分腔输出光谱的深海可燃冰探测技术 被引量:5
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作者 董洋 王静静 +8 位作者 周心禺 朱公栋 曲康 吴祥恩 吕万军 温明明 谈图 刘锟 高晓明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期270-277,共8页
可燃冰是一种清洁无污染的新型能源。为了对可燃冰资源进行深海连续走航勘探,膜分离-离轴积分腔输出光谱联用技术(M-ICOS)被应用于海水溶解CH4和CO2气体的探测。M-ICOS系统由膜分离单元、腔内温度压力控制单元、光腔、光谱测量单元和工... 可燃冰是一种清洁无污染的新型能源。为了对可燃冰资源进行深海连续走航勘探,膜分离-离轴积分腔输出光谱联用技术(M-ICOS)被应用于海水溶解CH4和CO2气体的探测。M-ICOS系统由膜分离单元、腔内温度压力控制单元、光腔、光谱测量单元和工业计算机等组成。实验研究发现,该系统的温度和压力控制精度分别为0.0003733℃和0.6799Pa,CH4检测极限为0.56×10^-9,CO2检测极限为0.62×10^-6。利用M-ICOS系统在南海神狐海域进行了实地测量实验,实验发现,在海面下500~700m处,水中溶解的CH4和CO2浓度有剧烈的波动,这可能是由于此处海流携带了海底可燃冰富集区域释放的高浓度溶解气体。M-ICOS系统具有良好的灵敏度和稳定性,能够在深海恶劣条件下对海水溶解CH4和CO2进行探测,从而实现对可燃冰资源的连续走航勘探。 展开更多
关键词 光谱学 探测 可燃冰 离轴积分腔输出光谱 CH4 CO2 浓度
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