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信号处理改善波长调制光谱灵敏度的实验研究 被引量:19
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作者 邵杰 高晓明 +4 位作者 袁怿谦 杨颙 曹振松 裴世鑫 张为俊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期4638-4642,共5页
基于可调谐半导体激光吸收光谱,提出了一种新的信号处理方法用于提高吸收光谱测量的灵敏度.研究结果表明采用信号处理(DSP)可以使波长调制光谱的信噪比提高一个数量级,且测量CO2分子的时候发现一条新谱线.这些信号处理包括多次平均、数... 基于可调谐半导体激光吸收光谱,提出了一种新的信号处理方法用于提高吸收光谱测量的灵敏度.研究结果表明采用信号处理(DSP)可以使波长调制光谱的信噪比提高一个数量级,且测量CO2分子的时候发现一条新谱线.这些信号处理包括多次平均、数字低通滤波以及最小二乘法拟合.由于该方法不需要增加设备的复杂性,所以比其他噪声抑制技术更容易在实验中实施、有更实际的应用价值. 展开更多
关键词 波长调制 信号处理 半导体激光器 吸收光谱 信号处理方法 波长调制光谱 光谱灵敏度 实验 最小二乘法拟合 光谱测量
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非标定波长调制吸收光谱气体测量研究 被引量:11
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作者 李宁 翁春生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期158-164,共7页
为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计... 为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计算气体浓度.实验室内采用非标定波长调制气体测量方法,利用6336.24cm-1处特征吸收谱线对10cm长气体吸收池内的CO2进行了测量.结果表明,非标定波长调制气体测量方法可适应各种不同条件,适合于现场气体在线测量.当调制系数在1.8—3.2变化范围内变化时,气体浓度测量平均绝对误差为0.67%.在改变气体浓度和压力的条件下,气体浓度测量平均绝对误差分别为0.98%与0.74%. 展开更多
关键词 波长调制 二次谐波 吸收光谱 半导体激光器
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基于波长调制技术的温度实时测量方法研究 被引量:9
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作者 孙鹏帅 张志荣 +6 位作者 夏滑 庞涛 吴边 崔小娟 沈凤娇 王煜 董凤忠 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期326-333,共8页
可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器... 可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器分别产生覆盖中心波长为760.21 nm和760.88 nm的两条氧气吸收谱线的激光,经2×1光纤耦合器耦合为一束光束,通过测量管式炉内同一区域的二次谐波信号来反演有氧环境中的平均温度值。为了修正谱线线型和光强对实验所得的二次谐波信号峰值比值的影响,采用室温下标定温度反演公式中所需参数的方法,有效地简化了实验过程,提高了测量精度。温度在300 K^900 K范围内变化的测量结果与管式炉的平均温度值具有较高的一致性,误差在±20 K以内。 展开更多
关键词 光谱学 温度测量 波长调制吸收光谱技术 分时锯齿 二次谐波信号
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免标定波长调制吸收光谱技术用于乙炔探测的研究 被引量:8
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作者 陈家金 王贵师 +2 位作者 刘锟 谈图 高晓明 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期362-367,共6页
利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长... 利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1s时的系统探测灵敏度为0.127×10^(-6),平均时间为118s时的系统探测灵敏度可达0.031×10^(-6)。 展开更多
关键词 探测 可调谐激光 乙炔 免标定 波长调制吸收光谱技术
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基于2.73μm分布反馈式激光器同时在线测量呼出气体中的CO_2和水汽 被引量:4
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作者 吴涛 张怀林 +3 位作者 孔维平 何兴道 陈忠平 陈卫东 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期402-409,共8页
人体呼出气体中CO2和水汽的浓度变化与身体状况密切相关,因此对其浓度进行检测具有重要意义。提出一种基于2.73μm分布反馈式激光器的呼出气体检测装置,选取3659.402cm-1和3659.934cm-1处的谱线,利用波长调制光谱技术分别对人体呼出气... 人体呼出气体中CO2和水汽的浓度变化与身体状况密切相关,因此对其浓度进行检测具有重要意义。提出一种基于2.73μm分布反馈式激光器的呼出气体检测装置,选取3659.402cm-1和3659.934cm-1处的谱线,利用波长调制光谱技术分别对人体呼出气体中的CO2和水汽同时进行测量。结果表明:利用二次谐波信号对气体浓度进行定标,当CO2和水汽的体积分数分别小于35%和2.3%时,线性度分别达到0.99945和0.99679;对呼吸循环过程中CO2和水汽的浓度进行实时测量,积分时间为0.92s时,探测灵敏度分别为4.33×10-3和1.37×10-4;在采集时间为56.8s时,CO2的探测精度为0.12%,在最佳积分时间为17min时,CO2的探测极限可达到1.49×10-4。 展开更多
关键词 光谱学 呼出气体分析 波长调制光谱技术 激光吸收光谱 CO2 水汽
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CO_2分子的近红外可调谐二极管激光吸收光谱高灵敏探测 被引量:1
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作者 邵杰 高晓明 +4 位作者 杨颙 黄伟 裴世鑫 袁怿谦 张为俊 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第3期423-426,共4页
利用近红外可调谐半导体二极管激光用直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术初步观测了CO2 在1.31 m附近的吸收。从实验结果可以看出,在4.5torr压力下,可探测最小吸收线强度为3.769×10-27 μcm-1/(molecule·cm-2),相应的信噪比... 利用近红外可调谐半导体二极管激光用直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术初步观测了CO2 在1.31 m附近的吸收。从实验结果可以看出,在4.5torr压力下,可探测最小吸收线强度为3.769×10-27 μcm-1/(molecule·cm-2),相应的信噪比是16.8。 展开更多
关键词 光谱学 波长调制 二次谐波 高灵敏度探测 吸收光谱
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Wavelength modulation spectroscopy at 1530.32 nm for measurements of acetylene based on Fabry–Perot tunable filter
7
作者 李运龙 杨兵初 许雪梅 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第2期200-204,共5页
Sensitive detection of acetylene(C_2H_2) is performed by absorption spectroscopy and wavelength modulation spectroscopy(WMS) based on Fiber Fabry–Perot tunable filter(FFP-TF) at 1530.32 nm. After being calibrat... Sensitive detection of acetylene(C_2H_2) is performed by absorption spectroscopy and wavelength modulation spectroscopy(WMS) based on Fiber Fabry–Perot tunable filter(FFP-TF) at 1530.32 nm. After being calibrated by Fiber Bragg Grating(FBG), FFP-TF is frequency-multiplexed and modulated at 20 Hz and 2.5 kHz respectively to achieve wavelength modulation. The linearity with 0.9907 fitting coefficient is obtained by measuring different concentrations in a 100 ppmv–400 ppmv range. Furthermore, the stability of the system is analyzed by detecting 50 ppmv and 100 ppmv standard gases for 2 h under room temperature and ambient pressure conditions respectively. The precision of 11 ppmv is achieved by calculating the standard deviation. Therefore, the measuring system of C_2H_2 detection can be applied in practical applications. 展开更多
关键词 absorption spectroscopy Fabry-Perot tunable filter wavelength modulation acetylene detection
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长程吸收光谱技术在二氧化碳检测中的应用研究
8
作者 张国贤 杨锦 +2 位作者 陆恒 张刚 蔡廷栋 《煤炭科技》 2017年第2期25-27,共3页
矿井作业时,二氧化碳浓度超标会对人体产生危害,因此对气体的实时监测便显得尤为重要。将长程吸收光谱技术与TDLAS技术相结合,在有效光程38.4 m的条件下,利用波长调制-二次谐波法(WMS-SH),测量了0.15个大气压下1.43μm附近气体的二次谐... 矿井作业时,二氧化碳浓度超标会对人体产生危害,因此对气体的实时监测便显得尤为重要。将长程吸收光谱技术与TDLAS技术相结合,在有效光程38.4 m的条件下,利用波长调制-二次谐波法(WMS-SH),测量了0.15个大气压下1.43μm附近气体的二次谐波信号,经过线性拟合得到浓度-信号强度线性方程,并对二氧化碳浓度进行反演,评估了系统的性能。计算结果表明,低浓度下二氧化碳与二次谐波信号之间具有良好的线性关系,其相关系数为0.981 3。实现了大气中的含量探测,与实际大气中浓度的典型值一致性很好,可将该系统应用到井下二氧化碳含量监测领域。 展开更多
关键词 TDLAS 波长调制 二氧化碳 吸收光谱 二次谐波检测
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温度和压强变化对二次谐波反演结果的影响 被引量:12
9
作者 贾良权 刘文清 +7 位作者 刘建国 阚瑞峰 姚路 许振宇 戴云海 袁松 魏敏 张光乐 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期260-267,共8页
在气体质量流量测量系统中,波长调制光谱信号的谐波分量,特别是其二次谐波分量常被用作为检测对象,用于气体浓度、速度等信息的反演。基于波长调制原理,利用氧气(O2)分子在764.28nm附近的吸收谱线,分析了常见线型的半峰全宽,得出了不同... 在气体质量流量测量系统中,波长调制光谱信号的谐波分量,特别是其二次谐波分量常被用作为检测对象,用于气体浓度、速度等信息的反演。基于波长调制原理,利用氧气(O2)分子在764.28nm附近的吸收谱线,分析了常见线型的半峰全宽,得出了不同温度、压强下洛伦兹线型的适用范围;研究了O2分子吸收谱线在不同温度、压强条件下的二次谐波峰值;对不同温度、压强下,采用二次谐波峰值反演气体浓度产生的误差进行了分析,并提出了误差修正方法;分析了实验过程中当最佳调制深度不能够随着温度、压强即时调整的情况下,最优调制系数在不同温度、压强变化下的适用范围,并给出了误差修正公式。 展开更多
关键词 光谱学 波长调制 可调谐二极管激光吸收光谱 二次谐波 调制系数
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波长调制-直接吸收方法在线监测大气中CH4和CO2浓度 被引量:11
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作者 王振 杜艳君 +1 位作者 丁艳军 彭志敏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期107-114,共8页
波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中... 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS),同时具有直接吸收光谱(DAS)的免标定、可测量吸收率函数的优点和波长调制光谱(WMS)高信噪比、抗干扰能力强的优点.本文利用免标定、高信噪比的WM-DAS方法结合长光程Herriott池,在常压常温条件下,对大气中CH4(6046.952 cm^-1)和CO2(6330.821 cm^-1)分子两条近红外吸收谱线的吸收率函数进行了测量,其光谱拟合残差标准差可达到5.6×10^-5.随后,采取WM-DAS方法结合Herriott池,对大气中CO2和CH4浓度进行了连续监测,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行比较.实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CW-CRDS方法测量结果一致,两组数据线性拟合相关性达到0.99,其中基于WM-DAS方法的CO2和CH4的检测限分别达到170 ppb和1.5 ppb,略高于CW-CRDS检测限,但其测量速度远高于CW-CRDS,并且具有系统简单、对环境要求低、可长期稳定运行等优点. 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱 腔衰荡光谱 痕量气体在线检测 免标定 CH4
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Calibration-free wavelength modulation spectroscopy for gas concentration measurements under low-absorbance conditions 被引量:9
11
作者 车璐 丁艳军 +1 位作者 彭志敏 李晓航 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2012年第12期463-470,共8页
We derive the expressions of the first and second harmonic signals on the basis of absorption spectral and lock-in theories, and determine the gas concentration according to the ratio of second and first harmonic sign... We derive the expressions of the first and second harmonic signals on the basis of absorption spectral and lock-in theories, and determine the gas concentration according to the ratio of second and first harmonic signals. It is found that the X and Y components of the harmonic signals are influenced by the phase shift between the detection and reference signal, and the phase shift can be any value in a range from 0 to 2π, which is different from the results obtained previously. Meanwhile, an additional item caused by the residual amplitude modulation will make a great contribution to the second harmonic signal, and may not be neglected under low absorbance conditions. Theoretical analysis indicates that subtracting back-ground signal from the second harmonic signal can remove the influence of this item, and can improve the measurement accuracy of gas concentration. On this basis, we select the transition of CO2 at 6527.64 cm-1 to analyse the approximation errors during the derivation by numerical simulation and then measure the CO2 concentration under low absorbance conditions, with absorbance varying from 1‰ to 6‰. 展开更多
关键词 tunable diode laser absorption spectroscopy wavelength modulation spectroscopy har-monic signals low absorbance conditions
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Influence of laser intensity in second-harmonic detection with tunable diode laser multi-pass absorption spectroscopy 被引量:9
12
作者 阚瑞峰 董凤忠 +5 位作者 张玉钧 刘建国 刘诚 王敏 高山虎 陈军 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2005年第9期1904-1909,共6页
Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has been widely employed in atmospheric trace gases detection. The ratio of the second-harmonic signal to the intensity of laser beam incident to the multi-pass ce... Tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has been widely employed in atmospheric trace gases detection. The ratio of the second-harmonic signal to the intensity of laser beam incident to the multi-pass cell is proved to be proportional to the product of the path length and the gas concentration under any condition. A new calibration method based on this relation in TDLAS system for the measurement of trace gas concentration is proposed for the first time. The detection limit and the sensitivity of the system are below 110 and 31ppbv (parts-per-billion in volume), respectively. 展开更多
关键词 tunable diode laser absorption spectroscopy multi-pass cell harmonic detection wavelength modulation
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基于TDLAS和恒流稀释取样的磨煤机出口痕量CO体积分数在线监测技术研究 被引量:3
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作者 彭志敏 李启正 +4 位作者 贺拴玲 王振 杜艳君 丁艳军 吕俊复 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1-7,共7页
磨煤机运行参数直接影响着燃煤机组的运行安全和燃烧性能,实时在线监测磨煤机出口CO体积分数并基于监测数据进行安全预警具有重要意义。首先基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和赫里奥特(Herriott)多次反射池开展波长调制-直接吸收光... 磨煤机运行参数直接影响着燃煤机组的运行安全和燃烧性能,实时在线监测磨煤机出口CO体积分数并基于监测数据进行安全预警具有重要意义。首先基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和赫里奥特(Herriott)多次反射池开展波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)法测量精度及检测限验证实验。实验结果表明,在1~10μL/L内CO测量值与配气值一致且检测限可低至5.2×10^(-3)μL/L(300 s),具有极高的灵敏度和测量精度。随后基于原理实验研制痕量CO体积分数在线测量系统,并结合烟气恒流稀释高保真预处理技术,将研制的痕量CO体积分数在线监测系统应用于火电机组磨煤机现场,采用多点轮测方式实现了单台火电机组5台磨煤机出口CO在线监测及安全预警。最后结合磨煤机出口温度等监测数据对一次风温进行调整,可在确保磨煤机安全运行基础上提高锅炉效率。 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS) 磨煤机 痕量CO 稀释取样
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基于激光吸收光谱的CO/CO_(2)/H_(2)S浓度同步在线测量研究
14
作者 张学军 陈勤根 +3 位作者 杨展 邓琴 贺拴玲 彭志敏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1412-1416,共5页
CO、CO_(2)、H_(2)S是燃煤锅炉炉内气氛重要组成部分,其浓度不仅能够反映燃烧工况,还可作为水冷壁高温腐蚀程度判断依据,因此实现CO、CO_(2)、H_(2)S浓度的准确测量意义重大。首先采用波长调制-直接吸收(WM-DAS)方法结合约40 m长光程Her... CO、CO_(2)、H_(2)S是燃煤锅炉炉内气氛重要组成部分,其浓度不仅能够反映燃烧工况,还可作为水冷壁高温腐蚀程度判断依据,因此实现CO、CO_(2)、H_(2)S浓度的准确测量意义重大。首先采用波长调制-直接吸收(WM-DAS)方法结合约40 m长光程Herriott池,在室温低压下,开展不同CO/CO_(2)浓度配比下三种气体吸收率同步测量实验,结果表明三种气体的吸收率测量值与理论计算值相近,相对误差在6.82%以内,测量结果可靠性较高;然后对不同浓度CO/CO_(2)(0~2000μL·L^(-1))、H_(2)S(0~20μL·L^(-1))进行动态测量,结果表明,测量系统对三种组分浓度变化的响应具有较好的线性度。 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱 CO浓度 CO_(2)浓度 H_(2)S浓度 同步测量
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基于TDLAS测量的痕量CO常温催化转化研究
15
作者 樊景星 贺拴玲 +6 位作者 卢建彬 李天旺 韩世亮 李健韬 刘晓英 刘冠男 彭志敏 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期908-914,共7页
CO作为火电、冶金、化工等行业产生的重要中间产物或排放物质,具有易燃、剧毒等特性,对其进行高精度在线检测对提高锅炉燃烧安全及实现碳减排具有重要意义。因此,本文采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和赫里奥特(Herriott)多次反射... CO作为火电、冶金、化工等行业产生的重要中间产物或排放物质,具有易燃、剧毒等特性,对其进行高精度在线检测对提高锅炉燃烧安全及实现碳减排具有重要意义。因此,本文采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和赫里奥特(Herriott)多次反射池实现了浓度为10^(-6)(μL/L)量级的CO高精度在线测量,其检测限可达到0.35μL/L。在此基础上,利用该测量系统开展了CO催化转化性能研究实验,探究催化剂含量及CO浓度对催化反应的影响。实验结果揭示了在常温常压、CO浓度为10~80μL/L下,CO催化转化效率随催化剂含量的变化规律,即催化剂含量越高,CO转化效率越高。实验结果可为采用稀释取样法测量CO浓度时提供去除稀释气中CO的方法,保证痕量CO浓度的准确测量。 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS) 一氧化碳(CO) 在线测量 催化反应
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波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在线监测大气CO浓度 被引量:4
16
作者 王振 杜艳君 +2 位作者 丁艳军 李政 彭志敏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期109-117,共9页
波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)同时具有直接吸收光谱(DAS)可测量吸收率函数和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,本文首先采用WM-DAS光谱,在50 cm光程和室温低压下,CO分子近红外4300.7 cm^(-1)谱线吸收率检测限低至4×10^(-7)(200 ... 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)同时具有直接吸收光谱(DAS)可测量吸收率函数和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,本文首先采用WM-DAS光谱,在50 cm光程和室温低压下,CO分子近红外4300.7 cm^(-1)谱线吸收率检测限低至4×10^(-7)(200 s);然后结合120 m长光程Herriott池,在室温大气压下,吸收率函数拟合残差标准差达到5.1×10^(-5)(1 s).最后利用长光程WM-DAS测量系统,对不同浓度(体积分数为0.44×10^(-6)—9.6×10^(-6))CO进行了动态测量,并将其与腔衰荡光谱(CRDS)进行比较;实验结果表明:本文采用的长光程WM-DAS与CRDS方法测量结果相同,其中长光程WM-DAS系统CO浓度检测限低至0.9×10^(-9)(200 s),系统简单且测量速度远快于CRDS.与此同时,利用建立的长光程WM-DAS测量系统连续监测1个月时间内大气痕量CO浓度及其变化趋势,测量结果与中国环境监测总站测量结题高度一致. 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱 腔衰荡光谱 吸收率函数 CO浓度监测
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基于波长调制-直接吸收光谱的CO分子2.3μm处谱线参数高精度测量
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作者 田思迪 王振 +2 位作者 杜艳君 丁艳军 彭志敏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期2246-2251,共6页
波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)结合了直接吸收光谱(DAS)可直接测量吸收率和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池,在CO浓度为24.151μ... 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)结合了直接吸收光谱(DAS)可直接测量吸收率和波长调制光谱(WMS)高信噪比的优点,可用于测量气体分子吸收谱线的光谱参数。采用WM-DAS方法结合有效光程约为45 m的Herriott型长光程吸收池,在CO浓度为24.151μmol·L^(-1)、常温常压条件下,测量了CO分子中心频率为4300.700 cm^(-1)谱线的吸收率,用Voigt线型(VP)函数对测量的吸收率进行拟合,结果表明对WM-DAS方法测量结果进行拟合所得的残差标准差比用传统DAS方法减小一半以上,证明WM-DAS方法的抗干扰能力比DAS更强。采用该方法与光程约为50 cm的吸收池结合,对CO分子在4278~4304 cm^(-1)波段的8条弱吸收谱线在不同压力下的吸收率进行测量,实验采用浓度为0.411μmol·L^(-1)的CO标准气体。分别采用VP、Raution线型(RP)和quadratic-speed-dependent-Voigt线型(qSDVP)对测量所得吸收率进行拟合,得到CO分子与空气分子的碰撞展宽系数γ0(T_(0))、Dicke收敛系数β0(T_(0))和速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T_(0)),并对测量结果进行不确定度分析。其中由VP拟合所得各谱线的γ0(T_(0))与HITRAN数据库中参考值吻合较好,其相对误差均小于1%;Dicke收敛系数β0(T_(0))和qSDVP中速度依赖的碰撞展宽系数γ2(T_(0))的高精度测量为进一步完善分子光谱数据库及气体参数高精度测量提供了数据基础。 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱 吸收率 碰撞展宽系数 Dicke收敛系数
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天然气井甲烷逸散激光遥测光学收发传输特性研究
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作者 贾亚君 王明吉 +4 位作者 吕妍 王迪 李玉爽 惠丽丽 周围 《化工自动化及仪表》 CAS 2023年第6期769-777,共9页
为提升天然气井非合作目标条件下逸散甲烷激光遥测系统回波信号的接收效率,通过蒙特卡洛光线追迹分析非合作目标下甲烷遥测系统光学收发模块的光路传输特性,开展光学收发模块不同F数菲涅尔透镜聚光性能分析、激光收发光机结构(共轴、离... 为提升天然气井非合作目标条件下逸散甲烷激光遥测系统回波信号的接收效率,通过蒙特卡洛光线追迹分析非合作目标下甲烷遥测系统光学收发模块的光路传输特性,开展光学收发模块不同F数菲涅尔透镜聚光性能分析、激光收发光机结构(共轴、离轴)回波信号接收性能分析以及非合作目标下不同孔径菲涅尔透镜回波信号接收性能分析。研制基于波长调制浓度反演算法的甲烷逸散激光遥感测试装置,由浓度反演标定实验数据拟合得到2f/1f信号幅值与CH_(4)浓度间的线性关系(R^(2)=0.99244)。测试结果表明:甲烷激光遥测系统最小检测限(MDL)为3.81 ppm·m、平均时间456.2 s,证实系统具有较优性能与便捷性。 展开更多
关键词 波长调制浓度反演算法 甲烷遥测 天然气逸散 可调谐半导体吸收光谱 光路传输 激光 离轴结构
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基于波长调制-直接吸收光谱方法的CO分子1567 nm处谱线参数高精度标定 被引量:4
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作者 王振 杜艳君 +1 位作者 丁艳军 彭志敏 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期99-106,共8页
直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度... 直接吸收光谱(DAS)可直接测量分子吸收率函数,并通过拟合吸收率函数确定待测气体参数.波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS)在DAS基础上,结合了波长调制光谱(WMS)中谐波分析思想,利用傅里叶变换复现吸收率函数,可有效提高吸收率函数的测量精度.本文利用WM-DAS方法结合长光程气体吸收池,在室温低压条件下,对CO分子1567 nm处R5-R11近红外弱吸收谱线吸收率函数进行了精确复现,其拟合残差标准差低至3×10^-5,随后根据测得的吸收率函数对谱线的碰撞展宽、Dicke收敛以及速度依赖的碰撞展宽系数等光谱参数进行了高精度标定,并将其与高灵敏度的连续波腔衰荡光谱(CW-CRDS)测量结果进行了比较,实验结果表明该方法与CW-CRDS测量结果具有高度一致性,更具有系统简单、测量速度快、对环境要求低等优点. 展开更多
关键词 波长调制-直接吸收光谱 腔衰荡光谱 吸收率函数 碰撞展宽系数 Dicke收敛系数
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Absorption linewidth inversion with wavelength modulation spectroscopy 被引量:3
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作者 颜悦 杜振辉 +1 位作者 李金义 王瑞雪 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第2期368-373,共6页
For absorption linewidth inversion with wavelength modulation spectroscopy(WMS), an optimized WMS spectral line fitting method was demonstrated to infer absorption linewidth effectively, and the analytical expressio... For absorption linewidth inversion with wavelength modulation spectroscopy(WMS), an optimized WMS spectral line fitting method was demonstrated to infer absorption linewidth effectively, and the analytical expressions for relationships between Lorentzian linewidth and the separations of first harmonic peak-to-valley and second harmonic zero-crossing were deduced. The transition of CO_2 centered at 4991.25 cm^(-1) was used to verify the optimized spectral fitting method and the analytical expressions. Results showed that the optimized spectra fitting method was able to infer absorption accurately and compute more than 10 times faster than the commonly used numerical fitting procedure. The second harmonic zero-crossing separation method calculated an even 6 orders faster than the spectra fitting without losing any accuracy for Lorentzian dominated cases. Additionally, linewidth calculated through second harmonic zero-crossing was preferred for much smaller error than the first harmonic peak-to-valley separation method. The presented analytical expressions can also be used in on-line optical sensing applications, electron paramagnetic resonance, and further theoretical characterization of absorption lineshape. 展开更多
关键词 absorption linewidth wavelength modulation spectroscopy absorption spectroscopy spectral line fitting separation of harmonics
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