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数字滤波方法在TDLAS逃逸氨检测中的选用 被引量:19
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作者 邹得宝 陈文亮 +6 位作者 杜振辉 贾浩 齐汝宾 李红莲 甄杨 侯艳霞 徐可欣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期2322-2326,共5页
介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)原理和实验系统,并对系统噪声进行了分析;以体积比浓度为90×10-6和30×10-6的NH3为例,利用TDLAS系统采集了该浓度气体的二次谐波原始光谱。为改善光谱信号,分别用五种数字滤波方法... 介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)原理和实验系统,并对系统噪声进行了分析;以体积比浓度为90×10-6和30×10-6的NH3为例,利用TDLAS系统采集了该浓度气体的二次谐波原始光谱。为改善光谱信号,分别用五种数字滤波方法对原始光谱进行了滤波处理比较,做了NH3的浓度梯度实验并对浓度为20×10-6 NH3进行了长时间监测实验。实验结果表明,算术平均-小波变换滤波相比其他方法更有效地对原始光谱信号进行了改善,提高了系统信噪比和信号平滑度,使系统浓度检测限由原来的10×10-6降低到1.25×10-6,信噪比提高了约14倍,为逃逸氨极低浓度检测提供了一种较为有效的数据预处理方法。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱(tdlas) 逃逸氨检测 噪声分析 数字滤波 小波变换
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TDLAS逃逸氨检测中温度影响的研究 被引量:9
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作者 张增福 邹得宝 +2 位作者 陈文亮 赵会娟 徐可欣 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期32-37,共6页
可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为逃逸氨的现场抽取式的检测提供了可靠的技术手段,现场环境中温度对二次谐波信号影响非常大,必须要对检测的结果进行温度的修正。当温度从25℃变化到250℃时,在Herriott样品池中对100×10-6的... 可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为逃逸氨的现场抽取式的检测提供了可靠的技术手段,现场环境中温度对二次谐波信号影响非常大,必须要对检测的结果进行温度的修正。当温度从25℃变化到250℃时,在Herriott样品池中对100×10-6的NH3进行检测,得到二次谐波光谱图,结果显示二次谐波信号的幅度随温度的升高而减小,线宽趋于平缓。当压力从0 kPa变化到100 kPa时,二次谐波的信号峰值随着压力增加而减小,线宽趋于平缓。根据上述实验结果,给出了温度修正的公式,通过对不同温度下50×10-6浓度的NH3进行修正,来评价公式的可靠性,修正后的最高误差为5.1%,极大地提高了测量的精度,使系统能够适应高温环境下在线抽取式监测需求。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱(tdlas) 氨气检测 温度影响 Herriott样品池
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基于TDLAS技术的燃烧室出口温度场测量 被引量:8
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作者 戴斌 阮俊 +3 位作者 许振宇 李俊松 阚瑞峰 姚路 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2015年第4期49-56,共8页
为验证可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,在航空发动机燃烧室燃烧流场测量领域的适用性,以自主设计的高温升模型燃烧室为研究对象,结合多光路正交布网的测量方法,对燃烧室出口的燃气温度进行测量,并利用层析算法实现测量截面的二维... 为验证可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,在航空发动机燃烧室燃烧流场测量领域的适用性,以自主设计的高温升模型燃烧室为研究对象,结合多光路正交布网的测量方法,对燃烧室出口的燃气温度进行测量,并利用层析算法实现测量截面的二维分布重建,同时采用固定的温度探针进行测量与对比验证。结果表明,采用TDLAS结合层析重建的方法,基本能获得具有时间分辨的燃烧室出口温度分布的主要特征,可以区分高温区和低温区,但单线测量和场分布重建精度还有待于进一步提高。进一步优化该系统,可用于航空发动机燃烧室出口温度和组分浓度分布测量。 展开更多
关键词 可调谐二极管吸收光谱(tdlas) 航空发动机 燃烧室 出口温度场 多光路正交 试验验证 二维重建
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基于BP神经网络模型的呼出气δ^(13)C、δ^(18)O同位素丰度测量方法研究
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作者 黄文彪 夏滑 +4 位作者 王前进 孙鹏帅 庞涛 吴边 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2761-2767,共7页
碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优... 碳13(^(13)C)尿素呼气试验在国内外作为检测幽门螺旋杆菌的“金标准”已被广泛采用,精准测量CO_(2)中碳(C)和氧(O)同位素特征对疾病诊断具有重大意义。可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等众多优点,在多个领域得到广泛应用,同时完全适用于气体同位素的测量研究。该研究面向人体呼出气体中的CO_(2)气体检测需求,基于直接吸收光谱技术,采用中心波长为4.32μm的量子级联激光器(QCL)结合光程为14 cm/44 mL的小容积气体吸收腔体,完成了同时测量^(16)O^(12)C^(16)O、^(18)O^(12)C^(16)O和^(16)O^(13)C^(16)O的多组分同位素气体浓度的实验系统。基于反向传播(BP)神经网络模型,降低直接吸收光谱系统中光源稳定性和测量样品气体波动带来的噪声干扰。结果表明:基于BP神经网络模型的同位素丰度测量精度与稳定性均优于吸光度峰值比法,^(16)O^(13)C^(16)O与^(18)O^(12)C^(16)O的浓度测量精度分别提高约1.27与1.58倍。Allan方差分析表明,当积分时间为106 s时,采用BP神经网络模型的^(13)C与^(18)O同位素丰度测量精度分别为0.97‰和1.47‰,相比吸光度峰值比法测量精度提高了约2.1倍与1.2倍。充分证明了基于BP神经网络模型的同位素丰度测量方法的可行性,为研制高精度同位素丰度传感器奠定基础。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱技术(tdlas) 量子级联激光器(QCL) 反向传播(BP)神经网络模型 同位素丰度
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TDLAS技术的发展现状及其应用研究 被引量:9
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作者 何祥林 潘勇刚 《鄂州大学学报》 2017年第1期102-104,109,共4页
综述了近些年来国内外基于TDLAS技术研究的最新进展。首先介绍了国内外基于TDLAS技术在气体测量上的研究,并重点介绍了国内课题组的研究动态,然后对TDLAS技术的在线温度测量,以及与其它方法的综合应用作了介绍,最后指出基于TDLAS技术的... 综述了近些年来国内外基于TDLAS技术研究的最新进展。首先介绍了国内外基于TDLAS技术在气体测量上的研究,并重点介绍了国内课题组的研究动态,然后对TDLAS技术的在线温度测量,以及与其它方法的综合应用作了介绍,最后指出基于TDLAS技术的研究在各领域内极为广阔的发展前景。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 气体浓度 在线温度监测
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TDLAS测量CO_2的温度影响修正方法研究 被引量:19
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作者 李峥辉 姚顺春 +4 位作者 卢伟业 朱晓睿 邹丽昌 李越胜 卢志民 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2048-2053,共6页
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量CO_2浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起气体吸收谱线的线强和线型发生变化,最终导致浓度测量存在较大误差。为了克服温度变化对浓度测量的影响,选用中心波长在1 580nm的DFB激光器,基于直... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量CO_2浓度时,由于测量氛围温度变化的影响引起气体吸收谱线的线强和线型发生变化,最终导致浓度测量存在较大误差。为了克服温度变化对浓度测量的影响,选用中心波长在1 580nm的DFB激光器,基于直接吸收法,模拟电厂尾部烟道内的高浓度二氧化碳气体环境,研究了在常温(298K)和变温(298~338K、间隔10K)不同温度工况下CO_2浓度的测量。结果显示,常温浓度测量的最大相对误差为-5.26%,最小相对误差为1.25%,相对误差均方值为3.39%,验证了TDLAS测量系统在常温下有着良好的测量精度和稳定性,但其在变温测量时浓度测量结果误差较大,其最大相对误差已经超过25%。为了修正温度变化对浓度测量结果的影响,适应工业测量的需要,在变温测量基础上利用最小二乘法拟合出测量系统在不同温度下的浓度与气体吸收的修正关系式。经过修正后,CO_2浓度测量的相对误差降到5%以下,相对误差均方值降到3.5%以下。修正结果表明,所提出的修正方法可以有效抑制温度变化对浓度测量结果的影响,显著提高了测量系统在变温环境下的测量精度和稳定性,为TDLAS系统测量CO_2浓度的现场应用提供了理论支持和技术保障。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) CO2浓度 温度修正 最小二乘法 直接吸收法
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TDLAS气体检测系统仿真与影响因素分析 被引量:15
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作者 王国水 郭奥 +5 位作者 刘晓楠 丰雷 常鹏浩 张李明 刘龙 杨晓涛 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3262-3268,共7页
船舶运输作为大宗货物的重要流通手段,为我国经济社会发展做出了巨大贡献,但与此同时船用柴油机带来了严重的污染排放问题。在全球排放限制日益严峻的背景下,实现对其排放参数的实时监测,对环境保护、节能减排、优化柴油机控制策略与燃... 船舶运输作为大宗货物的重要流通手段,为我国经济社会发展做出了巨大贡献,但与此同时船用柴油机带来了严重的污染排放问题。在全球排放限制日益严峻的背景下,实现对其排放参数的实时监测,对环境保护、节能减排、优化柴油机控制策略与燃烧性能等都具有重要意义。近年来可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术因其精度高、响应快等优点逐渐受到青睐,该技术的广泛应用对其的研究提出了更高要求,因此利用数学软件对其进行仿真模拟,对测试系统的开发、参数调整都具有一定价值。结合目前的船舶排放检测问题,以其中最具代表性的污染物NO为目标气体,利用软件制作了气体浓度测量仿真模型。检测系统仿真模型主要由光源调制、线型函数拟合、模拟气体吸收、线强函数S(T)拟合、锁相放大器等各部分组成。采用波长调制的方法对浓度测量过程进行仿真,将高频正弦波和低频锯齿波相叠加用以调谐激光,激光经过气室进行模拟吸收后,信号经过锁相放大器调解得到各阶谐波信号。将二次谐波比一次谐波的峰值点作为信号,采用最小二乘法进行浓度-信号幅值曲线拟合并以此进行浓度反演和误差计算,反演误差在2.5%以内。分析了温度、压力等环境因素对信号幅值的影响并绘制了谐波图线,通过引入参考气室来消除环境波动对结果造成的影响,在环境变动时不需要重新拟合浓度-峰值曲线,可直接得到结果。尝试了不同的正弦波频率和调制系数等参数,分析了调制参数对信号幅值的影响,选取了较为合适的参数范围。为柴油机在线排放测试系统的构建和参数选择提供了一定参考。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 谐波检测 NO浓度测定 仿真建模
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基于HWG气体池的TDLAS氨气测量中影响条件的修正 被引量:2
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作者 李龙 杨燕罡 +2 位作者 陈文亮 杜振辉 徐可欣 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期35-40,共6页
可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有很高的选择性和灵敏度,能够实现污染区域环境中痕量氨气(NH_3)的在线检测。影响TDLAS系统测量精度的因素有很多,温度和压力是最基本的两个影响条件。首先介绍了TDLAS原理和实验系统,然后研... 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有很高的选择性和灵敏度,能够实现污染区域环境中痕量氨气(NH_3)的在线检测。影响TDLAS系统测量精度的因素有很多,温度和压力是最基本的两个影响条件。首先介绍了TDLAS原理和实验系统,然后研究了温度变化对检测结果的影响,温度在-10℃~50℃之间,使用空芯波导(Hollow Waveguide,HWG)气体池对浓度为50 ppm的NH3进行检测,得到其二次谐波光谱图,从图中可以得出在该温度范围内,NH_3二次谐波信号幅度随温度升高而减小。温度不变,气体池内压力从0 k Pa变化到100 k Pa时,二次谐波信号的幅度随着压力增加而减小。根据实验结果,给出了该系统的温度压力修正公式。修正后,50 ppm的NH_3在不同温度下的最大检测相对误差为-5.5%。对30 ppm的NH_3长时间监测结果表明,修正后系统能够适应现场监测需求。 展开更多
关键词 可调谐激光吸收光谱(tdlas) 空芯波导(HWG)气体池 氨气检测 温度压力修正
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基于TDLAS的二氧化碳检测技术综述 被引量:7
9
作者 焦晓锋 孙鹏 +3 位作者 管今哥 郑永秋 薛晨阳 程耀瑜 《测控技术》 2022年第9期1-8,共8页
精确检测CO_(2)气体浓度、控制CO_(2)气体排放是治理大气温室效应过程中最重要的部分。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)因具有高灵敏度和高可靠性的特点,广泛应用于在线监测、微量气体检测等方面。分析了TDLAS测量气体浓度的基本原理,... 精确检测CO_(2)气体浓度、控制CO_(2)气体排放是治理大气温室效应过程中最重要的部分。可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)因具有高灵敏度和高可靠性的特点,广泛应用于在线监测、微量气体检测等方面。分析了TDLAS测量气体浓度的基本原理,重点介绍了直接吸收法和波长调制法并比较了两种方法的优缺点,随后介绍了近几十年来国内外应用TDLAS技术在气体检测方面取得的研究进展。最后总结了基于TDLAS的二氧化碳气体检测技术,并对其未来应用进行了展望。 展开更多
关键词 CO_(2)气体浓度 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 直接吸收法 波长调制法
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TDLAS技术气体检测二次谐波信号的仿真与分析 被引量:12
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作者 王琳琳 贾明 《激光杂志》 北大核心 2020年第3期25-28,共4页
可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术结合半导体激光器可调谐的特点及气体分子对特定波长能量光的吸收特性,凭借灵敏度高、响应时间短等优势广泛应用于气体浓度检测。TDLAS技术气体浓度检测包括波长调制、气体吸收、二次谐波解调等环节... 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术结合半导体激光器可调谐的特点及气体分子对特定波长能量光的吸收特性,凭借灵敏度高、响应时间短等优势广泛应用于气体浓度检测。TDLAS技术气体浓度检测包括波长调制、气体吸收、二次谐波解调等环节,吸收信号的二次谐波分量携带气体浓度信息,用于计算气体浓度。利用MATLAB对气体检测过程进行了信号仿真,并利用数字锁相放大算法提取了二次谐波信号,验证了二次谐波与气体浓度的关系。通过仿真分析了二次谐波信号随调制系数的变化关系,以便确定较佳的调制参数,为后续系统搭建与气体检测实验提供参考。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 谐波检测 锁相放大 调制系数
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TDLAS技术中谐波信号的理论推导与实验研究 被引量:5
11
作者 车璐 丁艳军 彭志敏 《应用物理》 2012年第3期92-97,共6页
本文对可调谐二极管激光吸收光谱技术中的激光瞬时光强进行了数值模拟和物理实验验证,确定了波长调制法中激光瞬时光强的准确表达式,并由此推导出全新的谐波信号通项表达式,分析了被检信号与参考信号间的相位差对谐波信号的影响。在实... 本文对可调谐二极管激光吸收光谱技术中的激光瞬时光强进行了数值模拟和物理实验验证,确定了波长调制法中激光瞬时光强的准确表达式,并由此推导出全新的谐波信号通项表达式,分析了被检信号与参考信号间的相位差对谐波信号的影响。在实验室条件下利用CO2分子位于6527.64 cm–1的吸收谱线进行了测量实验。测量结果表明,激光瞬时光强的调制幅度在扫描过程中固定,不随扫描平均光强而变化;被检信号与参考信号间的相位差会对谐波信号的幅值和相位产生影响,在气体浓度和温度测量中不可忽略。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱技术(tdlas) 波长调制法(WMS) 谐波信号
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基于TDLAS的一氧化碳浓度检测的研究 被引量:5
12
作者 高瑞平 杨特育 《合肥学院学报(自然科学版)》 2011年第3期73-77,共5页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用气体分子的吸收光谱技术,痕量大气中污染气体的成分及浓度的新方法.介绍了TDLAS系统的组成及原理,分析了气体检测中二次谐波信号的检测原理,建立了待测浓度气体的二次谐波信号与标准浓度的二... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)是利用气体分子的吸收光谱技术,痕量大气中污染气体的成分及浓度的新方法.介绍了TDLAS系统的组成及原理,分析了气体检测中二次谐波信号的检测原理,建立了待测浓度气体的二次谐波信号与标准浓度的二次谐波信号之间的模型,并用实验验证了该模型的准确性. 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱技术(tdlas) 非线性拟合 最小二乘法
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TDLAS测量电站锅炉炉内温度与气体组分浓度的应用研究 被引量:4
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作者 崔青汝 刘淼 +3 位作者 李雄威 李庚达 李应保 陈保卫 《中国电力》 CSCD 北大核心 2019年第5期36-41,共6页
电站锅炉炉内温度和气体浓度分布在线测量对于控制优化炉内燃烧过程,提高燃烧效率和减少污染物排放具有重要意义。可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术在炉内温度与气体浓度在线测量上具... 电站锅炉炉内温度和气体浓度分布在线测量对于控制优化炉内燃烧过程,提高燃烧效率和减少污染物排放具有重要意义。可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术在炉内温度与气体浓度在线测量上具有很大的应用潜力。从市场需求、市场阻碍因素、技术难点及投资回报4个方面对TDLAS在炉内温度与气体浓度测量上的应用进行分析,探讨了其工业应用需要解决的关键问题。总体来看,TDLAS技术的投资成本和维护成本相对较高,国内成功应用案例不多,但仍有较大的发展空间。 展开更多
关键词 炉内温度 气体组分浓度 在线测量 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 应用分析
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Measurement of nonuniform temperature distribution by combining line-of-sight TDLAS with regularization methods 被引量:6
14
作者 LIU Chang XU Lijun CAO Zhang 《Instrumentation》 2014年第3期43-57,共15页
Regularization methods were combined with line-of-sight tunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS)to measure nonuniform temperature distribution.Relying on measurements of 12 absorption transitions of water va... Regularization methods were combined with line-of-sight tunable diode laser absorption spectroscopy(TDLAS)to measure nonuniform temperature distribution.Relying on measurements of 12 absorption transitions of water vapor from 1300 nm to 1350 nm,the temperature probability distribution of nonuniform temperature distribution,for which a parabolic temperature profile is selected as an example in this paper,was retrieved by making the use of regularization methods.To examine the effectiveness of regularization methods,truncated singular value decomposition(TSVD),Tikhonov regularization and a revised Tikhonov regularization method were implemented to retrieve the temperature probability distribution.The results derived by using the three regularization methods were compared with that by using constrained linear least-square fitting.The results show that regularization methods not only generate closer temperature probability distributions to the original,but also are less sensitive to measurement noise.Particularly,the revised Tikhonov regularization method generate solutions in better agreement with the original ones than those obtained by using TSVD and Tikhonov regularization methods.The results obtained in this work can enrich the temperature distribution information,which is expected to play a more important role in combustion diagnosis. 展开更多
关键词 tunable diode laser absorption spectroscopy(tdlas) TEMPERATURE ine-of-sight measurement regularization methods
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基于TDLAS技术的矿用激光甲烷变送器设计 被引量:2
15
作者 马晓柯 芮骐骅 周艳 《煤矿机电》 2015年第4期28-30,共3页
激光甲烷传感器采用高选择性、高分辨率的光谱技术,既适用于粉尘、潮湿等恶劣环境,又具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、对环境要求低、长期免标校的优点,为此设计了一种基于TDLAS(可调谐半导体激光光谱)谐波检测技术的激光甲烷变送器... 激光甲烷传感器采用高选择性、高分辨率的光谱技术,既适用于粉尘、潮湿等恶劣环境,又具有功耗低、灵敏度高、响应速度快、对环境要求低、长期免标校的优点,为此设计了一种基于TDLAS(可调谐半导体激光光谱)谐波检测技术的激光甲烷变送器。详细介绍了TDLAS的技术原理,并给出设计方案。该设计通过实验数据分析,验证了方案设计的可行性。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光光谱(tdlas) 激光甲烷变送器 谐波检测
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基于TDLAS的批量种子活力检测装置设计
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作者 徐云杰 沈俞 +2 位作者 胡飞 贾良权 祁亨年 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第2期231-236,共6页
针对我国缺乏对批量种子活力检测装置的研究,以及传统检测方法可能会对种子样品造成不可逆损伤的问题,提出了一种通过可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术检测种子呼吸强度来判定其活力... 针对我国缺乏对批量种子活力检测装置的研究,以及传统检测方法可能会对种子样品造成不可逆损伤的问题,提出了一种通过可调谐半导体激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术检测种子呼吸强度来判定其活力等级的无损检测方法,并设计了相应的检测装置,以实现对种子活力的批量检测。首先,从整体上设计了批量种子活力检测装置的结构,确定了上料—检测—分选—复位的工艺流程和要求。然后,对该检测装置的关键部件——种子盒进行了结构设计,同时对其内部光路进行了理论设计,并结合Zemax光学设计软件对内部光路进行了仿真分析。接着,对该检测装置控制系统的软、硬件进行了设计。最后,搭建了检测装置样机,并开展了上料、检测和分选试验。试验结果表明,所设计的批量种子活力检测装置样机的稳定性较好,其综合成功率达96.67%。研究结果可为批量种子活力检测装置的商品化和市场化提供参考。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas)技术 种子活力 批量检测 光学设计
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激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究 被引量:1
17
作者 张乐文 王前进 +4 位作者 孙鹏帅 庞涛 吴边 夏滑 张志荣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期767-773,共7页
可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体... 可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14~1100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 一氧化碳 窗片材质 二次谐波 温度校正
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基于波长调制法的氢气激光检测参数优化分析
18
作者 冯其栋 陈淑贤 +4 位作者 罗乂郎 赵美琪 李栋 王迪 周围 《光电技术应用》 2023年第4期63-69,共7页
基于仿真平台,搭建了TDLAS氢气检测系统,对4 712.905 cm^(-1)处的吸收光谱进行调制并利用锁相放大器提取出二次谐波信号。通过比较不同激光调制参量对二次谐波信号波形的影响进而选取最佳参数,调制幅度参量取值范围为0.1~0.35 V,观测二... 基于仿真平台,搭建了TDLAS氢气检测系统,对4 712.905 cm^(-1)处的吸收光谱进行调制并利用锁相放大器提取出二次谐波信号。通过比较不同激光调制参量对二次谐波信号波形的影响进而选取最佳参数,调制幅度参量取值范围为0.1~0.35 V,观测二次谐波波形,结合波峰和波形对称性两个评估条件,确定最佳调制幅度为0.25 V。调制频率参量取值范围0.5~30 k Hz,结合二次谐波信号幅值和对噪声的抑制效果两个评估条件,选取调制频率为10 k Hz。结果表明,通过激光调制参量的优化选择可以获得更理想的二次谐波信号。该研究为开展氢气激光检测TDLAS系统调制参数的选取提供了理论依据,对改善实际应用中系统测量精度提供理论指导。 展开更多
关键词 氢气检测 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 二次谐波 调制参量
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基于R_(24)过不动点理论的线宽测量技术
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作者 张鹏玲 张丕状 《舰船电子工程》 2023年第12期191-194,200,共5页
在基于TDLAS技术的温度反演中,吸收分子线宽的准确性对流场参数测量精度影响较大。论文基于吸收光谱理论的波长调制法研究了低吸收情况下二次与四次谐波系数之比与调制系数的关系,在该关系中推知谐波通项表达式,根据该表达式仿真得到一... 在基于TDLAS技术的温度反演中,吸收分子线宽的准确性对流场参数测量精度影响较大。论文基于吸收光谱理论的波长调制法研究了低吸收情况下二次与四次谐波系数之比与调制系数的关系,在该关系中推知谐波通项表达式,根据该表达式仿真得到一个不动点,利用该点特征得出线宽在线测量算法。为了验证该算法,在实验条件下,采用H_(2)O分子在6807.835cm^(-1)附近的吸收谱线进行数值分析和仿真实验;同时考虑到检测系统的简化以及测量成本问题,提出基于不动点采用多项式拟合对H_(2)O分子吸收光谱求线宽,实验结果表明,五次拟合与传统的2f/1f免标法测得的线宽结果误差在5%以内,该算法降低了测量成本,进一步提高了气体参数测量精度。 展开更多
关键词 可调谐二极管激光吸收光谱(tdlas) 线宽 谐波系数
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利用可调谐半导体激光吸收光谱法同时在线监测多组分气体浓度 被引量:56
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作者 张志荣 夏滑 +2 位作者 董凤忠 庞涛 吴边 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2771-2777,共7页
由于线宽窄,可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测,本文以1 578nm-H2S和1 747nm-HCl混合气体同时在线监测为例,研究了3种检测方法:(1)同频10kHz正弦波和两路同频3... 由于线宽窄,可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)一般情况下只能对一种气体进行检测。为了实现多气体同时或近同时在线检测,本文以1 578nm-H2S和1 747nm-HCl混合气体同时在线监测为例,研究了3种检测方法:(1)同频10kHz正弦波和两路同频30Hz不同步的分时锯齿信号法;(2)同频10kHz正弦和30Hz锯齿信号的光开关检测法;(3)多频(10kHz和20kHz正弦信号)正弦调制法。实验结果表明:分时锯齿信号法除幅值略有微小变化外,在使用前后对测试结果影响很小;光开关法在切换过程瞬间会略有不稳定,但不影响后期的浓度反演;多频正弦法的信噪比和抗干扰能力均有所提高,进行HCl探测和H2S探测时,信噪比在激光器关闭和打开情况下分别提高了0.95倍和3.17倍。以上3种方法操作简单,可以方便地实现多气体组分的同时在线监测,提高了TDLAS仪器的竞争力。 展开更多
关键词 可调谐半导体激光吸收光谱(tdlas) 多组分气体 分时锯齿信号 光开关 多频正弦调制
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