高功率CO2激光对远场HgCdTe探测器的干扰实验

理论分析和实验研究了高功率CO2激光对远场光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤。采用激光辐照探测器的温升理论模型,根据实验参数,讨论了高功率激光对长波红外探测器的损伤机理,计算了温升与辐照时间和功率的关系,并和CO2激光器在距离15km处辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行对比分析。实验结果表明,2.5kW连续CO2激光经过大气衰减后在15km处激光功率密度可达0.161W/cm2,计算可知此时会聚到探测器靶面处的功率密度为140W/cm2;靶面处功率密度为20.5W/cm2时,对探测器产生干扰;靶面处功率密度为110W/cm2时,达到损伤,计算此时探测器表面温度已达到Hg析出温度,这一实验现象和理论计算预期结果相吻合。实验结论对研究探测器的激光防护和激光干扰星载探测器技术具有指导意义。

非色散红外CO2传感器温度补偿模型研究

针对农业温室大棚中CO2浓度监测易受到温度影响的问题,建立了一种利用热释电探测器对非色散红外CO2传感器进行温度补偿的模型。从安装在红外探测器上的热敏电阻的输出电压中提取环境温度。为了建立温度补偿模型,进行了温度对传感器模块性能影响的实验,并采用卡尔曼滤波对足够的稳态数据进行处理。在建立温度补偿模型之后,其在30℃温度变化范围内的精度在±150 ppm以内,能够实现较准确的CO2浓度在线监测。

CO_2探测仪星上定标铝漫反射板的制备与试验

为了研制CO2探测仪定标漫反射板,采用物理研磨和化学腐蚀相结合的工艺方法制作了铝漫反射板试验样块,搭建了相对双向反射分布函数和半球反射率的测试装置。在0°和45°入射光的情况下,对可见近红外波段的测试结果表明:表面粗糙度影响铝漫反射板的朗伯特性,240#研磨砂制作的漫射板的朗伯特性最佳;化学腐蚀不仅能提高铝漫反射板的朗伯特性,也能提高铝漫反射板的半球反射率。当选取碱蚀温度为室温20℃、NaOH溶液浓度为52.6 g/L时,最佳腐蚀时间约为4 min;镀膜使铝漫反射板的半球反射率平均提高20%,但会使其朗伯特性稍变差;不同波长处铝漫反射板的相对双向反射分布函数略有不同,但变化趋势相同。实验确定了影响漫反射板漫反射特性的关键参数,并定量优化了这些工艺参数,为进一步研制CO2探测仪星上定标漫反射板提供了依据。

高光谱与高分辨率CO_2探测仪安装座结构设计

随着环境大气污染程度的加剧,特别是CO2增加,各国对大气环境质量的监测越来越重视。相应的高光谱与高分辨率探测仪的应用也越来越得到关注。而星载探测仪必须满足空间环境的要求才能保证探测仪的成像质量。安装座作为探测仪的关键部件,它的设计合理与否对探测仪的精度具有很大的影响。因此根据探测仪使用要求及安装接口设计了三种安装座结构,对比其在力学振动和温升条件下的性能。从理论和实验得出,平动式安装座在力学振动环境下一阶频率达到82 Hz,准直镜组件相对光栅面偏转小于10″,成像镜组件相对光栅面偏转小于10″,都能满足设计技术要求。在4℃温升环境下,平动式安装座的结构对准直镜组件和成像镜组件产生的影响最小,都小于17″,能够保证探测仪的成像质量。通过分析和实验证明该结构合理可行,并为后期相关仪器的支撑设计提供了参考。

10.6μm CO_2激光对HgCdTe探测器破坏阈值的实验研究

用10.6μm脉冲CO2激光辐照PC型HgCdTe光电探测器进行破坏阈值实验研究,通过改变激光辐照到探测器上的能量密度直至探测器损伤、破坏,得出了HgCdTe探测器的破坏阈值;利用一维半无限大模型计算了激光损伤探测器的破坏阈值,并与实验值进行了比较。分析表明,实验误差不仅来自于探测器不同的材料性质,而且与光斑的大小,探测器的制作工艺等多种因素有关;分析了不同脉宽的激光脉冲对破坏阈值的影响,得出了合理的破坏阈值。

基于PTR8000射频模块的火警探测器的实现

为解决火灾报警中出现有火灾却未报警或报警大大滞后的问题,采用以AT89C52为控制核心,PTR8000射频模块为无线通信方式的火警探测器,实现了火灾预警的智能化、集中化。探测器将检测到的CO2浓度与探测器内给定参考值进行比较来判断是否发生火灾,并以无线方式自动将火灾发生信号传送到区域控制中心,再由中心职守人员报警。经样机试验,当现场CO2浓度达到设定值时探测器能可靠报警,有效地解决了有火灾无报警或迟报警的问题。

中、远红外双波段激光器的性能优化

对两根放电管驱动的中、远红外双波段（3～5 μm＆8～ 12 μm）激光器的输出镜透过率、输出窗口等器件与参数进行了优化,试验获得了25.5 W的中、远红外双波段激光输出,两个单波段的输出功率均大于10 W,中红外波段DF激光为TEM00模,远红外波段CO2激光为TEM20模.利用φ8 mm光阑对双波段激光器的横模进行了选择,试验获得了15.4 W的TEM00基横模双波段激光输出.为红外双/多波段探测器阵列及相关系统的应用研究提供了激光光源.

基于CO_2浓度监测的飞机火警探测方法

目前飞机普遍采用感温、感烟火警探测方法,其存在误报率高的缺陷.分析了发生火灾时气态燃烧产物的生成规律,提出了以CO_2气体为火警探测参量,通过准确监测环境中CO_2气体浓度的变化,进行飞机火警探测的方法;根据飞机飞行所处环境条件的特殊性,研究了基于非色散红外(NDIR)吸收原理的CO_2气体浓度监测的飞机火警探测方法应用于飞机上所面临的温度补偿难题;根据飞机火警探测器测量电压与环境温度、参比电压之间的关系,采用偏最小二乘(PLS)法建立飞机火警探测器温度补偿模型;根据飞机火警探测器测量电压与CO_2气体浓度之间的关系,采用PLS法建立CO_2气体浓度计算模型;研究了基于CO_2气体浓度监测的报警算法,为飞机火警探测提供了一种新的方法.

脉冲激光对长波红外探测器干扰实验分析

用10.6um脉冲CO2激光远距离辐照长波红外HgCdTe光电探测器,进行了干扰与破坏阈值的实验研究,通过改变激光辐照探测器上的能量密度直至探测器达到干扰、损伤,得出了HgCdTe探测器的干扰与损伤阈值;利用二维半无限大模型计算了激光干扰及损伤探测器的阈值,与实验值相近,结果表明3km处要达到干扰必须达到10-6J数量级。

非色散红外CO_2飞机火警探测技术研究

提出了基于非色散红外吸收原理(NDIR)实时监测环境中CO2气体浓度变化进行火警探测的方法。根据高空大气环境的特殊性,探讨了基于NDIR的CO2气体探测技术应用于飞机上所面临的低温低压难题。进行了基于NDIR的红外CO2飞机火警探测器的两种结构设计,提出了基于CO2气体浓度监测的红外CO2飞机火警探测器的主要参数要求,研究了基于CO2浓度变化速率与变化值的火灾报警算法。

TEA CO_(2)长波红外激光对红外凝视成像系统探测器组件的损伤效应

为了探究长波红外激光对红外凝视成像系统HgCdTe红外探测器组件的损伤机理,在ANSYS软件仿真研究的基础,开展了9.3μm激光对HgCdTe红外探测器损伤效应实验。通过利用ANSYS软件建立了激光辐照HgCdTe红外探测器的有限元理论仿真模型,获得了9.3μm脉冲CO_(2)激光照射下探测器模型的温升分布,以是否达到熔融温度为判定依据,得到探测器件的仿真损伤阈值。通过开展外场实验获得HgCdTe红外探测器真实工作环境下的损伤阈值,整理并分析实验结果得到HgCdTe红外探测器组件的实验损伤阈值。研究结果表明,基于有限元理论仿真得到的HgCdTe红外探测器模型的损伤阈值为0.54~1.1 J/cm_(2),与实验得到的损伤阈值0.69~1.23 J/cm2结果较为一致。仿真结果和实验结果均和Bartoli理论的计算结果符合得较好,验证了模型和实验结果的合理性。

CO_2激光辐照HgCdTe探测器的实验研究

采用CO2激光分别对PC型和PV型HgCdTe探测器进行干扰实验,得到了不同入射激光功率密度下的响应波形,给出了两种探测器的热效应干扰阈值和饱和阈值,并对实验结果进行了分析。

10.6μm脉冲激光对多晶硅探测器干扰损伤实验

用10.6μm脉冲CO2激光辐照多晶硅光电探测器,进行了干扰与损伤阈值实验研究,得到了对多晶硅探测器的干扰、损伤阈值;分析了不同干扰能量的干扰效果,研究了干扰损伤机理,依据受干扰程度对干扰等级进行了划分;通过干扰激光能量与干扰光斑面积的关系,重度饱和后探测器随时间恢复情况,探讨了各干扰等级下10.6μm脉冲激光对红外成像系统的干扰效果。

飞机货舱火灾多传感器探测方法研究

为解决目前飞机货舱火灾探测器误报率极高、响应速度慢的问题,开发一种基于烟雾颗粒浓度、温度、CO质量浓度和CO2质量浓度的多传感器飞机货舱火警探测方法并制定多参数报警算法。选择合适型号探测器构成烟雾、温度、CO和CO2多传感器探测装置;采用常见火灾材料及干扰源在模拟货舱内进行真假火源试验;根据从试验数据中提取的火灾发生的特征信息制定多参数报警算法。结果表明：真实火灾产生大量的CO和CO2,其质量浓度变化非常大;假火灾只产生极少量的CO和CO2,质量浓度基本与环境中持平;用基于多传感器火灾探测装置可以准确区分真假火源,大幅度降低误报警率;多参数报警算法较单参数算法响应更快。

相干式CO_2激光雷达角跟踪系统

本文简述了相干式ＣＯ２激光雷达角跟踪系统的工作原理，讨论了激光雷达距离方程，分析了四象限探测器跟踪方法及误差特性。对于扩展朗伯目标，可采用边沿跟踪。为了提高信噪比，用频率搜索及窄带滤波的方法来检测信号，文中给出了接收机方框图和实验结果，本文还讨论了通道不一致性影响及校正方法。

京津冀地区工业CO2排放测度及其影响因素研究

为探讨京津冀地区工业CO2排放测度及其影响因素,基于2005—2016年数据对北京、天津、河北和京津冀地区工业能耗CO2排放的时间变化趋势进行了对比分析,运用地理探测器技术分析能源结构、能耗强度、固定资产投资、轻重工业比值和规模以上工业平均用工人数对京津冀地区工业能耗CO2排放量的影响作用大小。结果表明:①研究期内京津冀工业碳排放强度均为递减趋势。其中,河北最大,天津次之,北京最小;人均碳排放北京呈递减之势,天津和河北在波动中上升。②京津冀工业煤炭类CO2排放占总排放量的主导地位是由河北省以煤炭为主的能源结构决定的。③能源结构对京津冀、天津和河北的CO2排放影响最大,其次是轻重工业比值;北京市规模以上工业从业人数对CO2排放的影响最大,其次是固定资产投资。

Investigation of the energy resolution with a RETGEM detector

A novel Micro-pattern gaseous detector （MPGD）, thick GEM with electrodes made of a resistive material （RETGEM） is presented. In this paper we mainly investigate the energy resolution of a RETGEM in Ar＋CO2 with different gas mixtures. The results indicate that an energy resolution 30% in single and double mode can be obtained. The existence of an optimum energy resolution is discussed.

HgCdTe探测器在激光辐照下的温度场模拟

当强激光辐照光电探测器时,热效应是最主要的破坏机制。探测器表面吸收激光能量导致表面温度升高。温度升高到一定程度,探测器处于非正常工作状态,输出信号失真,不能准确探测信号。而探测器的温度场分布与探测结构和材料的物理性质有很大关系。为研究探测器内部的温度场分布,本文建立了热传导模型,利用Matlab软件数值模拟了激光辐照下探测器内HgCdTe光敏元的温度场分布,并对特定外界环境条件下,激光损伤阈值与胶层的厚度和热导率的关系进行分析,研究结果对探测器激光损伤效应提供有效的理论依据,同时也有助于研究HgCdTe探测器的激光防护性能。

TEA CO_2脉冲激光辐照光导型HgCdTe探测器研究

在恒压偏置条件下,采用脉冲横向激励大气压CO2激光器对响应波长为8～12μs的PC型红外HgCdTe探测器进行辐照,分析了不同能量密度激光辐照下探测器的输出波形和干扰区时间长度.实验结果表明:探测器输出信号与激光能量密度密切相关;当辐照能量密度ρ<0.012 5J/mm2,激光脉冲到达光敏面时探测器输出信号急剧下降,激光辐照结束探测器立即恢复到无光照状态;当0.012 5≤ρ≤96.725 0J/mm2时,探测器的输出畸变会持续几μs后开始上升,随着能量密度增大,持续时间和畸变区的积分面积略有增大;当ρ>102.174J/mm2时,探测器的输出会出现多次振荡;当激光辐照能量密度为284.000J/mm2时,探测器信号发生畸变的时间达144μs左右.

基于PB-LCA的湖南省建筑碳足迹测算及其机理分析

基于PB-LCA方法,以湖南省为例构建了省区层面的宏观建筑碳足迹模型,定量测度和比较2004-2016年建筑各个阶段的碳足迹及其变化情况,采用地理探测器技术分析了建筑碳足迹的影响机理。分析表明:建筑碳足迹整体上呈现波动增长之势,建材准备和建筑运行是产生碳足迹的两个主要阶段,而建造施工和建筑拆除阶段的碳足迹比重则较小;建材准备阶段的碳足迹主要来自钢材和水泥,公共建筑碳足迹处于波动上升的趋势,而居住建筑碳足迹则出现波动式下降之势;建筑业发展度、能源结构和第三产业比重是建筑碳足迹的3个主要影响因素。提出了减少建材特别是钢材和水泥的消耗量、降低建造施工和建筑运行阶段的煤炭类消费比重、实行公共建筑能耗和碳排放限额等3个建筑节能减碳的主要技术方向。