On-line measurement of temperature and water vapor in CH_4 /air premixed flame using near-infrared diode laser

We establish a single diode laser sensor system to obtain temperature and water concentration in CH4/air premixed flame.Line-of-sight properties are analyzed,but line-of-sight results are not path average values for temperature measurements.The measurements are performed on a flat burner based on scannedwavelength direct absorption spectroscopy using two adjacent water lines at 7153.75 and 7154.35 cm 1.Real-time results are acquired using a data acquisition card with a Labview data processing program.The standard uncertainties of the temperature and water concentration measurements are 2.3% and 5.1%,respectively.

基于非接触式测温的激光器控温系统仿真

半导体激光器件是一种以电流注入作为激励方式的半导体器件,一般其输出波长的情况与温度的稳定程度密切相关,在这样的背景下,半导体激光器想要正常工作,半导体激光器件工作温度必须稳定。现有的设备均采用接触式测温,比较典型的为PT1000热敏电阻,存在测温响应速度慢,精准度较差等缺点。本文主要侧重于尝试使用非接触测温的方式实现对半导体激光器件表面温度的采集,T型热电偶对于中低温区有较好的测量精度。随着半导体激光器温度的变化,热电偶输出电压变化量为几十微伏,利用运算放大器对热电偶输出的电压放大,补偿运算放大器的输入失调电压。使用LM35对热电偶测温电路其冷端做温度方面的补偿。利用Proteus软件进行测温电路仿真,其结果表明,电路设计简便,测温精度高。

准连续输出大功率半导体激光器的结温测试

基于大功率半导体激光器的热传导模型提出了一种测量准连续输出大功率半导体激光器结温的方法。实验通过测量980nm大功率半导体激光器在不同电脉冲宽度(5～200μs)下的时域光谱和输出特性dλ/dT=0.3nm/℃来确定它的结温;同时,根据热传导模型推导出准连续工作条件下结温的近似解析表达式来验证测量得到激光器的结温。结果表明,实验测量结果和通过解析表达式理论计算结果之间符合得很好。所提出的解析表达式可准确预测大功率半导体激光器在准连续工作条件下的结温而无需测量时域光谱,是一种简便快速的预测方法。

连续波激光诱导扩散区温度的不接触测量

激光诱导扩散中曝光区的大小在10μm数量级，其温度分布的测量是比较困难的．该文报道一种曝光区中极微小面元温度的不接触测量．文中介绍了测量原理、实验装置，给出了实验结果，并特地介绍了测量系统的定标．

采用半导体激光器自身pn结特性测温的半导体激光器恒温控制

温度对半导体激光器的发射波长有很大的影响,而很多应用都要求半导体激光器的发射波长是稳定的。针对使用测温元件作为温度传感器进行半导体激光器恒温控制中存在的温度误差,提出了以半导体激光器自身pn结作为温度检测元件进行半导体激光器恒温控制的方法,设计了半导体制冷器的驱动电路。该方法利用pn结的温度敏感特性,首先通过实际测量标定pn结的温度与其两端压降的对应关系,然后通过测量压降得出相应的实际温度。实验结果表明,采用该方法消除了使用温度传感器进行半导体激光器恒温控制中温度梯度造成的恒温误差,提高了测量速度,显著减小了超调量,消除了静差和波动。

双极晶体管结温分布不均匀性的电学测量方法

用Δ VBE法测得的结温是器件有源区某一点的温度 ,流经该点的测试电流密度等于流经整个芯片的平均测试电流密度。测量结温随测试电流变化而变化 ,小测试电流测得的结温高 ,大测试电流测得的结温低 ,测得的结温的变化范围小于芯片上实际的最低结温和最高结温之差。根据晶体管测量结温的这一性质可以半定量地判断晶体管结温分布的均匀性。

利用热敏电阻精确测量DFB激光器动态结温度

半导体激光器结温度的测量对于其温度控制和特性研究非常重要。基于对激光器的结构和热电等效模型的研究,建立半导体激光器组件中激光器芯片和热敏电阻的数学模型,利用热敏电阻实时监测激光器在热动态过程中的结温度。以气体吸收谱线的波长验证了模型的正确性,实现激光器结温度预测不确定度约为0.01 K。还利用此方法测量了电流调谐过程中动态结温度,在一个锯齿电流扫描周期内结温度变化量为0.044 K。基于热敏电阻预测激光器结温度无需附加额外测量装置,其精度不受环境温度和TEC电流的影响,适合于原位、在线激光系统,也可应用于激光器组件热学性能的研究。

结温可控的晶体管稳态工作寿命试验方法研究

在分析了现行标准中晶体管稳态工作寿命试验方法存在问题的基础上,认为在现行的稳态工作寿命试验中没有对晶体管的结温实施测量和控制,是导致试验结果不准确的重要原因.旨在提高晶体管稳态工作寿命试验方法的可信度,提出了一种在试验过程中实时测量并严格控制晶体管结温在最高允许结温附近的稳态工作寿命试验方法.以3DD820,3DD15D(F2金属封装)双极晶体管为实验对象,对结温可控的晶体管稳态工作寿命试验方法进行了验证.模拟试验数据分析结果表明,该试验方法可以有效地提高晶体管稳态工作寿命试验方法的可信度.

电力电子电路中功率晶体管结温在线测量技术研究现状

功率晶体管结温的在线测量对于电力电子变换器的优化运行以及可靠性监测具有重要意义。实时获取的晶体管结温可用于退化监测、日常维护以及进行有效的热控制来减少功率损耗,提高寿命。对现有的电力电子变换器中功率晶体管结温测量方法进行归纳整理。首先介绍目前功率晶体管结温离线获取的三类方法,并分析各自的优缺点。在此基础上,将现有的功率晶体管结温在线获取方法分为基于热模型的结温测量和基于热敏电参数的结温测量两大类。详细介绍各功率晶体管结温在线测量技术的工作原理,并对各个方法进行总结,分析各自的优势及不足,最后指出功率晶体管结温在线测量的研究难点以及今后的研究方向。

脉冲法测量LED结温、热容的研究

脉冲法是可同时测量LED结温和热容的新方法,该法先给被测LED注入幅度与额定电流相等的方波电流脉冲,再分别测量该LED在不同结温下的正向电压,获得正向电压与结温的敏感度系数,结合测量额定电流下的正向结电压就可得该LED的结温,最后利用结温变化与单个脉冲的热量输入可计算出热容。文章重点研究了脉宽对结温测量精度的影响以及脉冲法测量LED热容的方法,设计了脉冲法测量装置。研究表明:要使脉冲电流对结温的测量影响小于1℃,脉宽应控制在几个到十几个μs数量级上;脉冲法与热学积分周期法测出的热容基本吻合。

窗口条形半导体激光器中结温升和光输出热饱和特性分析

本文在考虑热沉影响和多热源作用的基础上,对条形半导体激光器中的热传导方程和包含结温升变量的光输出功率方程进行了求解,得到了不同器件材料、结构参数下的窗口条形激光器的结温升及非线性光输出特性。计算结果与实验结果相符。

功率控制器结温无损伤测量技术研究与实现

固态功率控制器或固体继电器逐步向大功率方向发展,其结温测量与监控成为工程应用中的难题,针对这类具有输入输出隔离功能的器件,采用等功率结温测试法研究了基于MOSFET的功率控制器结温无损伤测量技术。利用MOSFET自身结构,通过研究寄生pn结电压随温度变化规律、器件正向功率和反向功率关系、等功率结温测试与实际结温测试结果对比,提出了适用于工程应用的结温无损伤测量方法。结果表明,采用本方法测试结温准确度在1%以内,并可有效避免器件时间差、测试时间差等问题,可实现多层结构、非气密结构等传统方法难以实现的结温测量,具有良好的工程应用价值。

激光诱导扩散区的温度监控

激光诱导扩散中的曝光区大小为１０μｍ 量级，其温度分布的测量是较困难的。本文报道一种曝光中极微小面积的不接触测量及控制。文中介绍测控原理、实验装置，给出测量结果。

基于激光吸收光谱技术的火焰温度二维检测研究

为了实现燃烧场温度的高精度测量,将可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)与计算层析技术(CT)进行结合建立了TDLAT温度测量系统。选用中心波长为1388 nm和1343 nm的DFB激光器,在10 kHz的扫描频率下利用32光路CT测量单元对三喷口燃烧器的甲烷预混火焰进行吸光度测量,并对激光吸收结果进行了二维重建。结果表明:Φ10与Φ8喷口中心温度基本一致,温度最高超过1700 K,Φ6喷口中心温度相对较低,约为1500 K,且火焰面积较小。将重建结果与热电偶结果对比显示,两者温度分布基本吻合,验证了TDLAT技术应用于火焰温度二维测温的可行性与准确性。

大功率半导体激光器热沉技术研究

文章选取AuSn过渡热沉替代原来的In焊料,克服了In焊料引起的器件寿命使用偏低、针对激光器结温影响大等缺点,并对过渡热沉的结构设计和焊接工艺做了进一步研究,设计出新型AuSn过渡热沉的焊装结构。经过结温—漏电流测试可以得到更为优良的散热效果,外推寿命从6134 h提高到20363 h,提高了器件的可靠性。

一种用于内燃机排气测试的智能测温系统

针对内燃机性能测试的特点和要求,作者开发了一种用于内燃机排气温度测试的一种经济实用型智能测温系统。它利用半导体激光器In Ga As/I作光源,使用钽酸锂热释电探测器作光接收器件,以8031单片机为核心,快速实现了内燃机排气温度的中高温实时测量。

激光供能半导体激光器环境温度自适应控制技术研究

凭借能实现高低压间的电隔离和抗电磁干扰等优点,半导体激光器(LD)是有源电子式直流测量系统常用的供能光源。由于有源电子式直流测量系统工作在室外环境,LD的工作温度也会受环境影响,从而影响LD的输出功率,最终对系统测量结果产生影响,因此需对LD进行环境温度自适应控制,以保证其工作在正常温度范围,使有源电子式直流测量系统输出的测量数据稳定。针对有源电子式直流测量系统中LD的环境温度自适应控制技术进行了深入研究。探究了LD的温度控制原理,通过多物理场建模仿真研究了环境温度、管芯温度和热电制冷器(TEC)驱动电流之间的关系;在此基础上提出了一种环境温度自适应温控算法,将根据环境温度进行的稳态调控和根据管芯温度进行的瞬态调控相结合,可以提高管芯温度调控过程的整体稳定性;最后基于Keil MDK软件和STM32开发板进行了实验研究,研究结果表明提出的环境温度自适应温控算法可以改善LD瞬时功率稳定性,LD瞬态功率波动从0.72%下降为0.38%,验证了方案的可行性。

激光微细加工中微小曝光区域的计算机温度测量系统

在半导体的激光微细加工技术里 ,微小曝光区域的温度分布是关键的工艺参数 ,必须得到精确的测量。而为了使温度测量不影响曝光区的温度分布 ,需采用不接触测量方法。研制了计算机温度测量系统 ,实现了微小激光曝光区温度的实时不接触测量。系统中 ,InGaAs/InP光探测器将微小高温区的温度信号转换为光电流 ,再经信号放大及模 /数转换后输入计算机。结合温度定标实验 ,对测得的温度数据进行插值运算 ,在实验中可以实时显示出曝光区的温度值。系统的温度分辨率可达到 0 .2℃ ,测量区域的最小直径可达到 18μm。同时设计了搜索算法 ,使温度数据采集和精密位移平台的移动相配合 。

微小激光加工区辐射测温系统的调焦

将红外辐射测温系统用于半导体基片表面温度测量时,系统的调焦状况将影响测温结果的准确性。对这种影响进行了理论计算。结果表明,当被测高温区面积较大时,可以允许较大的调焦范围。但在激光诱导扩散等激光微细加工工艺中,曝光区直径仅数十微米量级,对系统的调焦提出了较高的要求。计算了在可见光波段和近红外波段两种情况下系统成像物镜的焦距。当成像物镜在波长为0.546μm时的焦距为30mm,并固定像距为196mm时,得到在波长为1.335μm时的物距比波长为0.546μm时大1.33mm。利用这个结果,结合在不同物距时系统对被测高温区进行扫描得到的温度分布,提出了调焦的方法。利用该方法,系统物距可调节到最佳物距为中心±0.05mm的范围内,满足了微小面元温度测量的要求。

高功率半导体激光器结温与1/f噪声的关系研究

高功率半导体激光器的结温上升,不仅影响它的输出功率、斜坡效率、阈值电流和寿命,而且还会产生光谱展宽和波长偏移.因此,热管理成为抽运激光器研发中的一个主要问题.本文首先建立了噪声功率谱与结温变化的物理模型,根据压缩感知理论,将测量得到含有高斯白噪声和1/f噪声的混叠复合噪声信号稀疏化后,进行基追踪算法去噪,通过改变算法的迭代次数及测量矩阵大小,获得1/f噪声电压功率谱与结温变化关系曲线,避免了直接测量结温的复杂性.通过数值估计结果,可以较好地指导高功率半导体激光器的热管理工作.