面向双级旋流燃烧器的10kHz滤波瑞利散射测温和CH_(2)OPLIF测量研究

本文开展了常压下双级径向分层旋流燃烧器内旋流火焰的二维温度场及甲醛浓度场测量研究,发展了10kHz测量频率的滤波瑞利散射测温技术.首先,借助Hencken平面火焰炉构建了滤波瑞利散射信号与温度的校准关系.基于校准后的滤波瑞利散射系统,获得了旋流火焰的二维温度场数据:实验分析主要聚焦于甲烷-空气混合物在不同当量比(0.65至1.05)下的温度场变化.在当量比为0.85的单旋流火焰中,观察到火焰形状由V形向M形的转变,这归因于热扩散效应与空气热传导效应的相互作用.此外,在双旋流火焰中,研究发现相同运行条件下,值班火焰与主火焰在燃烧过程中发生从融合到分层的变化.本文详细描述了双旋流火焰分层现象期间的相平均温度场分布,并与瞬时CH_(2)O分布进行了对比.

不同空间取向角椭球颗粒电磁散射特性的Rayleigh解

建立用Rayleigh近似求解不同空间取向角椭球颗粒电磁散射性质的新方法.结果表明,空间取向角对椭球颗粒的电磁散射特性有非常重要的影响.与等体积球体相比,在颗粒取向角的极角分量处于部分角度时椭球颗粒的散射效率、吸收效率增加25%;在某些情况下散射效率、吸收效率显著减小,特别在极角为90°时减小20%.随着轴比的增加,旋转椭球体与其等体积球体的散射效率和吸收效率的比值呈指数减小趋势,但部分极角下呈线性增加趋势.通过对比颗粒取向角呈均匀分布与正态分布时椭球颗粒系统的吸收系数变化,揭示颗粒取向角分布函数在相关计算中的意义.

基于U型光纤中瑞利散射光谱探测的分布式折射率传感技术研究(特邀)

折射率是材料的重要参数,对于折射率的检测和测量,已广泛应用在化学分析、环境保护和医疗卫生等诸多领域。其中,弯曲(U型)光纤是实现折射率传感的最简单结构,利用光纤的U型弯曲损耗可以受到弯曲光纤外部环境影响的基本原理,结合普通单模光纤高柔韧性不易折断等优点,提出了一种基于U型光纤中瑞利散射光谱探测的高灵敏度、结构简单和价格低廉的分布式折射率传感方案。当弯曲直径为0.7 cm时,在1.333 0~1.377 3的折射率测量范围内,其灵敏度达到42.57 nm/RIU的最佳值,并呈现良好的线性传感响应,使得医用等一次性廉价折射率传感探头的使用和普及成为可能。

瑞利散射辅助的分布式光纤测温系统

为了提高基于单模光纤的分布式光纤拉曼测温系统的传感性能,基于后向瑞利散射信号与反斯托克斯信号强度比值的双路解调方案,设计了一种瑞利散射辅助的分布式光纤测温系统,并在累加平均去噪算法的基础上,采用小波阈值降噪算法,有效提高了系统性能。实验结果表明,在10.5 km的单模光纤上,系统的测温精度可达±1.0℃,并实现了多点升温实验,能够满足实际工程应用的需求。

瑞利散射信号的远距离OPGW光缆断纤定位研究

光纤复合架空地线(OPGW)容易因雷击、覆冰、烧损、断股而形成断纤故障,导致骨干电源与调度通信中断,威胁电力系统用电安全。随着光纤应用领域的逐渐扩大,大范围的断纤故障检测成为难题。提出基于广域测量的远距离OPGW光缆断纤定位方法。在瑞利散射原理的基础上,采集入射光子进入OPGW光缆核心结构时反射的瑞利散射信号。利用信号波形特征保留度最高的快速傅里叶变换,以消除瑞利散射信号噪声。通过相位调制器拟合瑞利散射信号在三维视角下的幅值波动情况,识别信号幅值大幅跌落的OPGW光缆断纤位置。利用幅值大幅变化的瑞利散射信号特征可以远距离捕获的特点,实现远距离OPGW光缆断纤定位。试验结果表明,所提方法定位距离远、精度高、效率高。通过所提方法的应用,可以及时准确地定位OPGW光缆中的断纤位置,帮助维护人员快速响应和处理故障,从而最大限度减少因断纤故障而造成电力系统中断的时间,提高电力系统的可靠性和稳定性。

共振瑞利散射法测定微量硒

在稀HCl中硒(Ⅳ)与抗坏血酸(Vc)反应生成单质硒Se(0),并在液相中以纳米粒子的形式存在.利用此纳米粒子在470 nm处的共振瑞利散射峰可对硒进行测定.在0.028～5.640 μg/mL范围内,共振瑞利散射强度与硒(Ⅳ)的质量浓度成线性关系,检出限为0.00789μg/mL,相对标准偏差为4.7%.应用此法测定了茶叶、螺旋藻、黄芪样品中的总硒量,通过与例行方法DAN荧光法对照、干扰实验、回收率实验及质量控制对本方法进行了评价.

阳离子表面活性剂与四苯硼钠反应的共振瑞利散射光谱及其分析应用

研究了在HAc-NaAc缓冲溶液中5种阳离子表面活性剂(CS)与四苯硼钠(NaTPB)反应的共振瑞利散射(RRS)光谱,考察了其光谱特征、影响因素、适宜的反应条件和共存物质的影响.发现5种CS与NaTPB形成离子缔合物时,均使RRS强度显著增强,并具有相似的RRS光谱特征,最大散射波长均位于284 nm左右.在一定范围内,CS的浓度与散射强度成正比.方法简便,快速,灵敏度高,并具有较好的选择性,对于不同CS检出限在2.23～5.62 μg/L;用于水样分析,结果令人满意.

液相纳米硒微粒的性质及其共振瑞利散射光谱研究

常温常压下，在0．24mol·L^-1的盐酸介质中，二氧化硒与过量的抗坏血酸（Vc）作用，生成单质硒Se（0），获得含有纳米硒微粒的均匀溶液；采用透射电镜和激光散射技术，测出Se（0）以26-243nm的球形聚集状态存在，并在470nm处有最强的共振瑞利散射（RRS），在入射波长2倍和1／2处分别有二级散射（SOS）和倍频散射（MFS），其共振瑞利散射强度△ I470 与Se（Ⅳ）的浓度在2．82×10^-9～5．64×10^-6g·mL^-1范围内呈线性关系，相关系数为0．997。

共振瑞利散射法测定硫氰酸盐-碱性三苯甲烷染料体系中的痕量钼

研究了钼（Ⅴ）与硫氰酸盐和结晶紫、乙基紫、孔雀石绿、亮绿及碘绿等５种碱性三苯甲烷染料形成离子缔合配合物的共振瑞利散射光谱．考察了它们的光谱特征、影响因素和适宜的反应条件，确定了共振瑞利散射强度与钼（Ⅴ）浓度之间的关系．方法灵敏度高，不同体系对钼的检出限在２．１～１２．０μｇ／Ｌ之间，提出了用共振瑞利散射测定钼的新分析方法。

金纳米微粒作探针共振瑞利散射光谱法测定卡那霉素

在一种含柠檬酸盐的溶液中,柠檬酸根阴离子自组装于带正电荷的金纳米微粒表面,使金纳米微粒成为一种被柠檬酸根包裹的带负电荷的超分子化合物.在pH4.4-6.8的弱酸性介质中,它可与质子化的卡那霉素(KANA)阳离子借静电引力、疏水作用力结合,形成粒径更大的聚集体(平均粒径从12增至20nm),这种聚集体的形成在引起金纳米的等离子体吸收带明显红移(△λ=102nm)的同时,共振瑞利散射(RRS)显著增强并且倍频散射(FDS)和二级散射(SOS)等共振非线性散射也有较大的增强,最大散射峰分别位于280nm(RRS),310nm(FDS)和480nm(SOS)处.在适当条件下,散射强度(△I)与卡那霉素的浓度成正比,其中RRS法灵敏度最高,因此金纳米微粒可作为测定卡那霉素的高灵敏RRS探针,它对卡那霉素的检出限为10.52ng·mL-1,方法有较好的选择性,可用于血液中卡那霉素的测定,文中还讨论了有关反应机理和RRS增强的原因.

金纳米微粒作探针共振瑞利散射光谱法测定亚甲蓝

在pH为6．5～9．5的中性或弱碱性介质中，金纳米微粒可与亚甲蓝（MB）阳离子靠静电引力及疏水作用力结合，形成粒径较大的聚集体（平均粒径从12nm增至20nm），这种聚集体的形成导致共振瑞利散射（RRS）强度显著增强，最大散射峰位于371nm．在适当条件下，散射强度（△I）与亚甲蓝浓度成正比．该法具有高灵敏度，将金纳米微粒作为测定亚甲蓝的高灵敏RRS探针，对亚甲蓝的检出限为21．17ng／mL，该法简便，快速，且有较好的选择性，可用于血液中亚甲蓝的测定．

盐酸表柔比星与核酸相互作用的共振瑞利散射光谱研究及其分析应用

用共振瑞利散射光谱研究了盐酸表柔比星(EPI)与小牛胸腺DNA(ctDNA)、鲑鱼DNA(sDNA)、鲱鱼精DNA(hsDNA)和酵母RNA(yRNA)等核酸之间的相互作用.实验表明在pH2.0左右的酸性介质中,表柔比星及核酸本身的共振瑞利散射(RRS)均十分微弱,但是当它们相互作用形成结合产物时,将导致RRS增强并出现新RRS光谱.不同核酸与表柔比星结合产物的RRS光谱特征略有差异,散射增强程度则各不相同,其相对散射强度的顺序是ctDNA≈sDNA>hsDNA>yRNA.在一定范围内核酸浓度与散射强度成正比,据此可以建立一种新的用表柔比星测定DNA的RRS法,方法具有高灵敏度,对于不同DNA其检出限(3σ)在24.0ng/mL至28.0ng/mL之间,用于合成样品分析,结果满意.文中还研究了适宜的反应条件,影响因素和结合产物的分析化学性质.结合吸收光谱和荧光光谱特征对表柔比星与DNA的反应机理进行了讨论.

I_3^-共振瑞利散射法测定孔雀石绿及相关效应分析

在弱酸性介质中,孔雀石绿与I3-形成离子缔合物,并进一步聚集成纳米粒子,在λ=468nm下,激发产生强烈的共振瑞利散射。在0.012～0.900μg/L范围内,共振光强度与孔雀石绿的含量成线性关系;线性方程为y=6273.8x+37.1,r=0.9997;本工作研究了反应的适宜条件,建立了共振瑞利法测定孔雀石绿的新方法,方法灵敏度高,检出限为3.6μg/L。在线性范围内,选择低、中、高3组浓度进行精密度实验,RSD分别为2.3%、1.7%、4.2%(n=11)。

某些氨羧络合型染料与蛋白质相互作用的共振瑞利散射研究

用共振瑞利散射 (RRS)光谱法研究了酚酞络合剂、百里酚酞络合剂以及钙黄绿素等氨羧络合型染料与人血清白蛋白 (HSA)、牛血清白蛋白 (BSA)、α 糜蛋白 (α Chy)、卵白蛋白 (Ova)、溶菌酶 (Lys)等水溶性蛋白质的相互作用 ,发现只有作为氨羧络合剂吨染料的钙黄绿素与蛋白质反应能使RRS显著增强 ,并观察到特征的RRS光谱 ,而作为氨羧络合型三苯甲烷的酚酞络合剂、百里酚酞络合剂作用不明显 .文中对于钙黄绿素与蛋白质的反应条件、影响因素、反应产物的光谱特征及有关分析化学性质进行了研究 ,并拟定了用钙黄绿素RRS测定水溶性蛋白质的方法 .该方法有高的灵敏度 (对不同蛋白质的检出限在 4 0～ 40 0ng·mL-1之间 )和较好的选择性 。

单模光纤的瑞利散射损耗研究

通过分析单模芯层掺锗、纯SiO2芯(包层掺氟)光纤的Rayleigh散射损耗特性,得到了光纤结构参数芯径和相对折射率差与Rayleigh散射损耗的关系。分析表明,单模光纤的Rayleigh散射损耗与功率限制因子密切相关;对芯层掺锗单模光纤,其Rayleigh散射损耗主要由相对折射率差决定;而纯SiO2芯掺氟单模光纤的Rayleigh散射损耗则主要由芯径大小决定。本文结论对于超低损耗光纤的设计和制造具有指导意义。

Rayleigh波在浅圆凹陷地形附近的散射:高频解答

利用波函数展开法给出了Rayle igh波在浅圆凹陷地形附近散射的一个高频解析解,并分析了入射频率、凹陷地形宽度和深度等因素对波散射的影响。数值结果表明,由于Rayle igh波幅值随深度而衰减,凹陷地形表面位移幅值整体上较小,且随着凹陷地形深度的增加而减小;由于Rayle igh波幅值还随频率而衰减,随着入射频率的升高,凹陷地形表面位移幅值逐渐减小;由于凹陷地形的屏障作用,在入射波的近端,地表位移分布变得相对复杂,地表位移峰值出现在左角点附近,而在入射波远端,地表位移分布相对简单,地表位移峰值出现在距凹陷地形较远的地方。

瑞利散射激光雷达探测平流层和中间层低层大气温度

介绍了一台瑞利散射激光雷达，它能够探测 ２２～６０ ｋｍ范围内大气温度的垂直分布；比较了两种反演温度的数据处理方法。该激光雷达分别与 ＵＡＲＳ／ＨＡＬＯＥ卫星和无线电探空仪观测结果进行了对比，均表现了较好的一致性。同时还模拟分析了平流层低层气溶胶对计算温度的影响。

基于相干瑞利散射的管道安全光纤预警系统

将相位敏感光时域反射计应用于油气管道安全监测领域.首先通过理论分析其探测原理,推导出干涉光强与光纤折射率的对应关系,从而论证了该方法的可行性;然后提出了一套新的信号处理方案,从空域及时域两方面对信号进行了处理.空域上,在传统移动平均算法的基础上引入间隔参数并提出一种新的差值算法,提高了信号的信噪比并降低了系统运算量;时域上,提取了入侵位置对应的时域信号并通过采用时频分析以及小波滤波的方法直观表现了外界入侵事件的时域特征.现场实验结果表明,该系统能有效探测到外界入侵事件并进行精确定位,差值信号信噪比达到7.8,d B,定位结果标准差在10,m以内.

金纳米微粒与盐酸氯丙嗪相互作用的共振Rayleigh散射光谱研究及其分析应用

在pH1.8～3.3的酸性介质中,金纳米微粒本身有一定的共振瑞利散射（RRS）强度,但盐酸氯丙嗪本身的RRS强度十分微弱,当二者共存时,溶液的RRS强度显著增强并出现新的RRS光谱,在280～368 nm之间产生强烈的散射带,其最大散射波长位于368 nm,并在284、440、498 nm处有明显的散射峰。在一定条件下,盐酸氯丙嗪在0～0.08 mg/L范围内与ΔIRRS强度成正比,方法具有较高的灵敏度,对盐酸氯丙嗪的检出限（3σ）达到1.75μg/L。本文考察了反应体系的RRS光谱特征,研究了适宜的反应条件、影响因素及分析化学性质,研究了共存物质的影响,表明方法具有较好的选择性,据此发展了一种用金纳米微粒作RRS探针测定盐酸氯丙嗪的新方法。

银-邻菲罗啉-酸性三苯甲烷染料体系共振瑞利散射法测定痕量银

在磷酸盐缓冲介质中，PVA-124存在下，当银与邻菲罗啉（phen）形成配阳高子，并进一步分别与溴酚蓝（BPB）、溴甲酚绿（BCG）和溴甲酚紫（BCP）3种酸性三苯甲烷染料（TPMD）反应形成离子缔合物时，共振瑞利散射（RRS）强度急剧增强并产生相应的散射光谱。研究了离子缔合物的共振散射光谱特性以及适宜的反应条件．Ag^＋质量浓度在9．6×10^-3-0＋60μg／mL（BPB体系）、4．5×10^-3～1．00μg／mL（BCG体系）和2．4×10^-3～0．40μg／mL（BCP体系）范围内与RRS增强程度呈良好的线性关系。方法具有较高的灵敏度，不同染料体系的检出限在0．72～1．60ng／mL。方法用于环境样品中痕量银的测定，结果满意。