基于TDLAS甲烷检测系统压强补偿的研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,在1653 nm波段结合波长调制光谱吸收技术(WMS),使用光程为14 m长的Herriott型多光程池组成了气体检测系统,并通过此系统在常温常压的条件下,对CH4进行测量实验,其中拟合决定系数为0.998.为了分析压强对二次谐波信号的影响,通过此系统测量了不同压强对应的二次谐波信号,将二次谐波信号幅值与压强进行线性拟合,线性关系良好.通过二次谐波过零点间距的解析式计算得到被测气体压强,并通过拟合公式实现无需压力传感装置的压强补偿功能,在负压情景下的工业测量具有较广泛的应用前景.

基于TDLAS的二氧化碳浓度检测系统及压强补偿研究

在利用可调谐二极管激光吸收光谱技术测量二氧化碳气体浓度的过程中,气体压强的变化会对吸收谱线展宽、波长调制系数和二次谐波信号幅值产生影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱技术,在不同的压强下利用二次谐波峰峰值和一次谐波平均值测量二氧化碳气体的浓度,通过压强补偿抑制气室内压强变化所带来的测量误差。实验结果表明:利用压力补偿后系统的测量误差在2%以内,可以有效地抑制气体压强变化的影响,提高二氧化碳气体浓度测量的精度。

基于压强自适应补偿高精度氧气传感器的研究

在煤矿现场,压强的突变会影响氧浓度的测量,出现测量值较大偏差或无效数据的情况。通过实验室测试和模拟测试获取不同压强下的氧浓度值,找出氧浓度监测值与压强值的函数关系;对敏感元件结构体进行研究,提出了压强自适应补偿方法,从而消除压强变化对氧浓度测量精度的影响。经过实验室测试,氧气传感器在(50~120)kPa范围内,补偿后的氧浓度(体积分数)测量误差小于FS2.0%。

补偿中耳压强的耳声发射测试

本文综述中耳压强补偿后的耳声发射(otoacousticemission,OAE)测试的相关应用,提出了补偿中耳压强(compensatedmiddleearpressure,CMEP)测试OAE的概念。当患者中耳存在异常正压或负压时,会降低OAE的幅度从而影响诊断,对这类患者使用该检测技术可一定程度避免中耳问题对检测内耳功能的干扰,对临床工作有帮助,但该技术还存在不足及未知问题,需要进一步探讨其机制和准确性。

大气环境条件下波长调制光谱无标测量的压强修正

可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)由于其高灵敏度、高选择性等优势广泛用于痕量气体检测领域。然而其测量结果容易受到目标气体压力波动的影响,特别是在大气环境下尤为明显,现有方法多为在现场安装压力传感器,对测量结果进行校正。提出了一种无需压力传感装置的气体浓度修正方法。选取碰撞展宽占主导地位的气体吸收谱线,分别建立谱线展宽与波长调制光谱一次谐波(WMS-1f)信号的峰谷值间距和二次谐波(WMS-2f)过零点间距的解析表达式,通过测量一次谐波峰谷值间距或二次谐波过零点间距直接得到被测气体压强,进而利用波长调制光谱一次谐波归一化的二次谐波(WMS-2f/1f)技术补偿测量环境中压力波动对气体浓度测量结果的影响。实验以浓度为1980 mg·m^-3的CO2为目标气体,选取其位于4989.97 cm^-1的吸收作为目标谱线,在大气压附近进行不同调制深度的变压力测量实验,通过实验分析了压强变化对二氧化碳吸收谱线谐波信号的影响,利用一次谐波峰谷值间距和二次谐波过零点间距分别反演了气体压强,并与气体压强传感器测得的压强数据进行对比,压强偏差在1%以内,验证了通过谐波间距解析表达式计算压强的正确性及通过测量谐波间距对浓度补偿的可行性。最后利用WMS-2f/1f技术和通过谐波间距测得的压强数据对气体浓度进行压强补偿修正,结果表明通过测量谐波间距修正后的浓度与通过高精度压力表补偿后浓度相比误差小于2%,与通过谐波间距推导得出的压力不确定度(小于2%)一致,验证了该方法的可行性和有效性,进一步提高了TDLAS技术在压强波动较大环境下进行气体浓度检测的测量精度。利用谐波间距对气体浓度补偿的方法无需额外的气体压力传感器,简单易行,特别适合于大气环境中气体成分的高灵敏高精度开放光路遥测,也可用于气体浓度和压强的同时测量。

平面圆形膜片式光纤布拉格光栅温度补偿压强传感

报道了利用光纤布拉格光栅反射波谱带宽展宽技术实现温度补偿的压强传感新方案。结合平面圆形膜片应变调谐的特点,采用膜盒式结构,将光纤光栅中心对准平面圆形膜片零应变半径并沿径向粘贴,利用反射波谱带宽对应变敏感而对温度不敏感的特性解调压强,成功地实现了温度补偿的压强传感测量。基于光谱分析仪0.05nm的光谱分辨力,实验测得带宽随压强响应灵敏度为0.34nm/MPa,压强精度为±0.15MPa,压强测量范围为0-7.5MPa。实验结果与理论分析基本一致。

基于反射谱带宽展宽的FBG温度补偿压强传感

利用平面圆形膜片应变调谐的特点,采用膜盒式结构,将光纤Bragg光栅（FBG）沿径向贴于平面圆形膜片,利用反射波的带宽对压强敏感而对温度不敏感的特性解调压强,成功实现了温度补偿的压强传感测量.基于光谱分析仪（OSA）的0.05 nm分辨率,实验可得到测量系统的带宽随压强变化的灵敏度为0.28 nm/MPa,压强分辨率为±0.18 MPa,压强动态测量范围可达0.0～7.2 MPa.实验结果与理论分析相符.