基于高斯/洛伦兹线型拟合比的谐波检测压强反演研究(特邀)

调谐激光吸收光谱(TLAS)技术具有非接触、抗干扰、高灵敏度等优势,可对气体进行浓度、温度、压强的测量。目前已有的压强检测模型中多以谱线的有限特征点进行提取与计算,存在易受干扰、测量误差较大的问题,因而有必要建立新的抗干扰、稳定性强的压强检测模型。针对此问题,文中根据吸收线宽的气体压力测量方法,提出了低压与高压范围内压强与谱线线型拟合函数的数学模型。结合谱线展宽原理,对不同压强下的二次谐波吸收线进行仿真研究。通过改变Gauss线型函数和Lorentz线型函数的半高宽比例关系模拟压强变化,分析信号拟合度的变化趋势,仿真结果表明,在理想情况以及激光器线宽、白噪声、背景干扰影响下,Gauss/Lorentz线型拟合度之比与压强之间存在三阶拟合关系,拟合度均保持在0.9980以上,且与传统模型相比在动态噪声和背景干扰下具有更好的稳定性。最后对CO_(2)气体1580 nm位置的实测信号进行处理,实验结果表明,实际检测谱线Gauss/Lorentz线型拟合度之比与压强之间的三阶拟合度为0.9863,略低于仿真的拟合度0.9987,符合仿真分析结果。文中提出的方法可以根据吸收谱线的拟合比曲线反演气体压强,为气体压强检测提供了解决方案。

空气中挥发性有机物的光谱学在线监测技术

挥发性有机物(VOCs)是一类危害极为严重的大气污染物,其在线监测技术对于环境保护具有重要的意义。迄今为止,没有任何一种技术能够满足对所有VOCs进行监测的需求。分析了非色散红外方法、傅里叶变换红外光谱、光学差分吸收光谱、激光光谱等可以对VOCs进行在线监测的光谱学方法的特点和现状,并与VOCs的标准检测方法进行了比较,重点分析了调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的发展现状及趋势。

激光诱导击穿光谱定量分析中的分析线自动选择方法

为了实现激光诱导击穿光谱分析中的分析线自动选择,定义了元素发射谱线的相对强度比(RDTIR)、波长偏差(WDDT)两个参数,并据此对检测谱线进行筛选,通过设定合理的阈值,剔除自吸收和干扰严重的谱线。通过对高合金钢(GBW01605)实验数据的分析,分别选定了样品中主要元素铁、铬、镍、锰、铜的分析线,选线结果符合谱线的选取原则。

近红外光谱定量检测丙烷和异丁烷

近红外光谱分析技术结合偏最小二乘法（PLS）对多成分挥发性有机物（VOCs）进行连续的在线监测具有重要意义．用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析了丙烷和异丁烷2种挥发性有机物的近红外光谱特征．采用线性回归建模方法——偏最小二乘法在丙烷和异丁烷混合气体的近红外光谱范围（5600～6200cm^-1）内建立了预测模型．基于该模型预测了验证集样品中2种气体的含量，并对模型进行了评价．结果表明，对2种气体浓度的预测比较准确，相对误差基本在5％以内．

基于空心光波导的激光吸收光谱氨气传感器

空心光波导(hollow waveguide,HWG)可以同时传输红外激光和目标气体,是激光气体传感器中的新型气体池,具有体积小、响应速度快的特点。基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,以空心光波导为气体池,研制了氨气激光传感器。采用波长调制光谱(wavelength modulation spectroscopy,WMS)技术,同时解调气体吸收的一次谐波(1f)和二次谐波(2f)信号,通过1f归一化2f信号实现免校准(calibrationfree)测量。利用标准气体进行验证实验,结果表明,传感器的响应线性度R^2为0.999 8,响应时间24 s。Allan方差结果表明积分时间18 s时检测限为26 ppbv。该传感器可以用于空气中痕量氨气的快速、高灵敏检测。

激光多普勒效应微纳测量技术的研究

研究MEMS系统中可动构件 (膜、梁、梳、面、弹簧 )在承受压力、弯曲等机械负荷及热负荷下的性能 ,重要途经是测量其在各种条件下的运动量 (振动、位移等 ) .提出了一种MEMS构件微小振动、位移测量系统 ,采用外差法激光多普勒技术 ,通过对信号的频谱分析 ,确定了信号处理单元的适宜频带宽度 .对调相多普勒跟踪信号进行相干解调及频率 /电压转换 ,可以实时地得到被测的速度、位移、加速度、频率等参量 .实现的测量分辨力为 2 0nm .

光栅多普勒效应新型地震检波器

传统地震检波器为“永磁动圈”式电磁检波器,在信号捡取过程中易受电磁干扰,存在非线性、动态范围小等问题.提出一种基于激光光栅多普勒效应的全新地震检波方法,依据谐波特性分析信号频谱,消除了光电接收器和电路噪声、环境波动等因素的影响,由差拍信号转折点的电压得到小于计数当量值的振幅值.实现了频率范围0.8Hz～500Hz,振幅20nm～2.0mm,相对误差小于100,其动态范围大于100dB.光栅多普勒地震检波器的信号质量好,消除了光源、运动速度及接收器之间的角度影响,提高了微小振动位移的测量精度、分辨率和动态范围.

连续和准连续激光调制谱分析技术的比对研究

为了在面对不同检测需求时,能够选取适合的调谐激光吸收光谱技术方案,对直接吸收光谱、连续调制谱和准连续调制谱三种方法进行了理论分析和实验比较。在相同实验条件下,通过同一激光器测量不同浓度CO2气体,比较了这三种方法的技术特点、信号特征、检测灵敏度。结果表明,准连续调制谱技术具有与连续调制谱相当的检测灵敏度,但是受激光能量间断和较大的寄生幅度调制影响,检测信号相对于气体吸收谱的线形失真较大,因此不太适合依赖光谱线形和线宽的压力、流速测量。为选取更加适用的激光调制谱技术,提供了参考依据。

基于中红外DFB-ICL激光器的硫系恶臭气体传感器

含硫化合物是主要恶臭物质之一,为了实现污染源中含硫化合物排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器。该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(DFB-ICL)为光源,工作波长在3.3μm附近,以空芯光波导(芯径1000μm、长度5 m)做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f谐波信号,通过1f归一化实现免校准测量。使用不同波长激光器可以检测甲硫醇、甲硫醚、二甲基硫醚、硫化氢等硫系恶臭气体。

室温准连续多量子阱二极管激光器调谐特性(英文)

为了将应变补偿多量子阱(SC-MQW)激光器用于调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术进行气体分子检测,研究了SC-MQW激光器在室温、准连续工作模式下的调谐特性.从半导体激光器的速率方程出发,分析了SC-MQW激光器输出波长与温度和注入电流的关系;使用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)测量了激光器分别在不同电流、温度条件下的调谐特性,得到SC-MQW激光器在允许工作电流范围内的调谐范围接近20nm,电流调谐率约为0.03nm/mA;温度调谐率约为0.25nm/℃;电流和温度联合调谐的波长覆盖范围达50nm.结果表明,该激光器在带状吸收谱的挥发性有机物气体检测方面有很好的应用前景.

呼出气体分析中内源性呼气生物标志物的定量测定方法

人呼出气体中含有数百种的痕量挥发性有机化合物(VOCs),其中的某些内源性VOCs可作为临床生物标志物.在当前复杂空气污染环境下,无论对于呼出气体分析/诊断还是环境暴露评估,呼出气体中内源性VOCs浓度的准确测定都非常重要.本文综述了国内外在该方向上的研究进展,讨论了在呼出气体样本采集、检测及分析等方面的研究现状和存在的问题,并结合当前技术水平提出了发展趋势的个人看法.

基于液晶显示器的仪器仪表人机接口方案

讨论了仪器仪表的人机接口方案 ,提出占用单片机 I/ O口少、机时少。

一种智能仪器仪表的通用人机接口方案

讨论了智能仪器仪表人机接口的交互式方案,将LCD显示屏划分为运行模式、预置参数、运行参数、提示信息等4个显示区,采用优先权编码器作为键盘编码器,按键读数直接送至MCU,实现了占用单片机I/O口线少、占用单片机机时少、简化相应程序等最优设计。

激光干涉仪测量长度

分析了激光干涉系统的原理,给出了长度测量的计算公式。基于我们研制的测长仪讨论了仪器的设计要点,介绍了一种典型应用——数控机床的精度检定.

基于Smith预估器的直流伺服控制器

讨论了全数字伺服系统中的时间滞后 ,通过 Sm ith预估控制器补偿系统中的时间滞后 ,提出一种应用 80 C196 KC单片机的宽范围、高精度调速的控制方案及算法 ,可以简化系统。

INTEL96单片机的力矩电机控制方案的研究

研究了应用MCS96单片机的全数字伺服系统实现宽范围、高精度调速的控制方案及算法。在宽范围调速系统中,为保证高速时必要的数据处理时间及低速时的快速性,低速时采用T法测速,高速时采用M/T法测速;讨论了系统本质上具有时间滞后性.定量计算了全数字伺服系统可能存在的时间滞后,采用Smith预估控制器,有效地克服超调/爬行现象.

数字锁相放大器技术及光谱检测应用进展

数字锁相放大器是基于互相关检测原理的微弱信号检测装置。综述了数字锁相放大器的主要设计思路,包括信号输入通道设计、算法设计、不同硬件构成设计与参考信号源设计。针对光谱分析应用,分析了动态信号检测失真、载波信号波动时的频率跟踪、相关参数优化及性价比等关键问题及解决方案。通过数字锁相放大器关键参数指标的演进历程分析,展望了数字锁相放大器的发展与应用方向。对于数字锁相放大器的使用与研究具有较高的实用价值,对其后续的创新具有重要的参考意义。

基于80C196KC单片机的Smith伺服控制器

讨论全数字伺服系统中的时间滞后,通过Smith预估控制器补偿系统中的时间滞后,提出一种应用80C196KC单片机的宽范围、高精度调速的控制方案及算法。对于非滞后系统采用Smith伺服控制器,可以简化系统、提高性能指标。

MMDS系统及其应用

本文叙述有线电视的MMDS系统的工作原理、特点及应用。

散货堆场铁路卸车系统翻车机房地下结构设计

翻车机房是散货堆场重要的运输转运枢纽建筑物,内设大型翻车机、拨车机等重要设备,地下结构承受的荷载较大且复杂。为分析翻车机房地下结构设计中的重点和难点,结合徐州顺堤河作业区铁路专用线输送通道工程翻车机地下结构,采用通用结构有限元分析方法,从作用计算、作用组合、结构建模、结果后处理、构件设计等方面对翻车机房地下结构进行系统分析。结果表明,采用结构有限元分析软件进行整体分析是可行的;某些应力集中部位须先合理判断后再进行结构设计。