基于紫外荧光光谱技术的SO_(2)气体测量实验装置

根据SO_(2)气体吸收光谱与荧光光谱特性,该文设计了一种基于紫外荧光光谱技术的SO_(2)气体测量实验装置。该装置利用闪耀氙灯和透镜得到小光束平行光,在荧光反应室内进行SO_(2)荧光的激发反应,使用光电倍增管探测激发荧光的强度。通过开展不同浓度的SO_(2)激发荧光强度检测实验,表明SO_(2)浓度与荧光强度电压信号峰值有良好的线性关系,线性度优于99.9%。通过Allan方差分析,当积分时间为164.7 s时,探测极限为0.79μg/m^(3),有效实现了低浓度SO_(2)的检测。该装置结构紧凑、精度高、稳定性好,可用于低浓度SO_(2)气体的连续测量以及实验教学。

光子晶体光纤液压传感技术研究进展

基于光子晶体光纤(PCF)的液压传感技术具有灵敏度高、抗干扰能力强、适应恶劣环境等优点,具有重要的研究意义和广泛的应用前景,因此受到研究人员的特别关注。在简要介绍PCF液压传感基本原理的基础上,重点回顾了几种典型的PCF液压传感技术,即双折射PCF液压传感技术、PCF光栅液压传感技术、法布里-珀罗(Fabry-Perot)´腔PCF液压传感技术、双芯PCF液压传感技术,分别介绍了这四种液压传感技术的原理与技术方案,并对各自的性能进行了分析、比较和总结。最后简要归纳了PCF液压传感技术的研究现状及未来发展趋势。

基于分段式探测的高分辨率沙姆成像激光雷达

为提高沙姆成像激光雷达技术远距离大气探测的距离分辨率(如3 km@54 m,4 km@96 m,5 km@148 m),提出了一种基于分段式探测的沙姆成像激光雷达探测方法.该方法在雷达系统的接收端采用2套探测装置,通过设置探测装置的系统参数,包括放置的角度、位置等,对探测路径以距离远近程度进行划分,实现分段大气探测.此系统在保证各分段实现高距离分辨率探测的基础上,实现了全距离范围内大气气溶胶的精细探测,从而提高了沙姆成像激光雷达的远端距离分辨率.反演计算结果表明,此系统的距离分辨率提高显著,同距离处分辨率提高近4倍(3 km@13 m,4 km@24 m,5 km@38 m).据此可推断利用三段式及更多段式分段探测能够进一步提高远距离处的分辨率.

河北省城市空气臭氧污染及其对植物伤害的区域差异

近年来中国城市空气臭氧(O_(3))浓度不断上升,严重影响了空气质量。地面O_(3)具有高生物毒性,不但影响人体健康,而且会对植物造成伤害,直接威胁粮食安全和生态安全。文章对国控点大气O_(3)监测数据进行了分析,并采用国际通用的O_(3)导致植物伤害的诊断标准,系统调查了河北省承德市、张家口市、保定市、石家庄市、邢台市、邯郸市等6个城市的植物叶片可见O_(3)伤害症状,分析评价了区域O_(3)污染及其造成的植物伤害症状。研究发现,在河北省6个城市的26个国家空气质量监测网络站点中,2019年植物生长季4—8月O_(3)暴露剂量(AOT40)介于29.50—56.30μmol∙mol^(−1)·h之间,超过欧洲基于林木规定的临界值(5μmol∙mol^(−1)·h)的5.9—11.26倍,并总体呈现出中南部城市高于北部城市的特征。在监测站点周边城市植被调查到的224种植物中,76种植物观察到了不同程度的O_(3)伤害症状。植物伤害症状主要包括植物叶片上表面叶脉间浅色斑点、浅色或深色斑块、褪绿和黄化。出现O_(3)伤害症状的植物种数及占调查物种的比例均与空气质量监测点的AOT40值存在显著正相关关系(P<0.05)。在所调查的植物中,大叶黄杨Buxus megistophyla出现的频率最高,是一种广泛种植的公园植物,其受伤害症状易于辨认,可作为河北省城市O_(3)污染监测指示植物。研究结论可为河北省空气O_(3)污染监测与防控以及植物对O_(3)的敏感性评价提供可靠依据。

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。

应用于C_(2)H_(2)吸收光谱检测的单孔单芯内悬挂光纤

为了提高基于激光吸收光谱技术的C_(2)H_(2)气体检测灵敏度,替代多通池在吸收光谱检测中的功能,设计了一种应用于C_(2)H_(2)吸收光谱检测的特殊微结构光纤,即单孔单芯内悬挂光纤.以C_(2)H_(2)吸收谱线{1.5316μm}的激光作为工作波长,基于有限元方法计算了光纤的模场分布,分析了光纤纤芯半径r、纤芯折射率n-1及包层厚度D对基模中空气内层能量占比的影响,并获得了优化的光纤参数(空气内层半径R=25μm,纤芯半径r=0.49μm,纤芯折射率n_(1)=1.72;包层厚度D=5μm,折射率为n_(2)=1.45).提出了该光纤用于C_(2)H_(2)检测的方案,理论计算该光纤在光程1 km的情况下获得10^(-13)量级的探测极限.

基于FBG的CH4浓度传感系统

提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)的新型CH4浓度传感方案。利用CH4催化元件将CH4浓度信息转化为温度信息,并映射为FBG反射波长的漂移量。将自制的FBG封装成CH4传感器,并实验获得了FBG反射波长漂移量与环境CH4浓度的曲线。验证了采用传感FBG和参考FBG的斜边检测方案可提高系统检测分辨率和温度稳定性。