吉林省科技发展计划基金(20120707)
- 作品数：8 被引量：60H指数：5
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- 相关机构：吉林大学中国科学院汕头大学更多>>
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- 相关领域：理学机械工程化学工程电子电信更多>>
- 基于波长调制技术的近红外甲烷检测仪被引量：9
- 2014年
- 为了在煤矿环境中实时检测甲烷（CH_4），利用中心波长为1．654μm的分布反馈（DFB）激光器，基于可调谐激光二极管吸收光谱法（TDLAS），实验报道了一种近红外（NIR）CH4检测仪。为了驱动DFB激光器并从差分信号中提取二次谐波信号，自主设计了激光器智能温度控制器、激光器扫描和驱动电路以及高性价比的锁相放大器，对各模块的性能做了测试和表征。利用各光学模块和电学模块，对系统进行了集成；为了得到其检测性能，开展了详细的CH_4检测实验。结果显示，在O～100％的浓度范围内，相对测量误差小于7％，最小检测下限（MDL）为1．1×10-5。对两种标准浓度气体样品（浓度为1×10-3和2×10-1）的24h浓度测量结果表明，检测仪具有较好的稳定度，两组测量结果较真值的波动范围分别小于7．0％和2．5％。利用相似的检测机理和相同的硬件系统，通过更换其他波长的激光器，本文检测仪也可实现对其它气体的检测。
- 黄渐强翟冰叶玮琳郑传涛王一丁
- 关键词：波长调制
- 基于可调谐激光二极管吸收光谱的乙炔在线检测系统被引量：9
- 2016年
- 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,研制了一种近红外乙炔气体检测系统。通过分析近红外波段乙炔分子的吸收谱线特性,选择了1.534μm附近乙炔分子的吸收峰作为吸收谱线。该系统主要由分布反馈激光器、激光器驱动器、单光程对射式气室、光电探测模块及数字式锁相放大器构成。为了测试该检测系统的性能,配备了乙炔气体样品并开展了气体检测实验。实验结果显示,该系统的最小检测下限为0.02%;在体积分数为0.02%~1%范围内,二次谐波幅值与乙炔气体浓度呈现出良好的线性关系。通过长达20h的稳定性实验测试了检测系统稳定性。鉴于近红外波段石英光纤传输损耗很小,可以将气室及光路部分与电路部分分离,从而可以进行远程气体检测,这是基于量子级联激光器、热光源的乙炔检测系统难以实现的。该系统采用了自主研制的分布反馈激光器驱动器和锁相放大器,结构简单,性价比高,便与集成,在工业现场乙炔浓度检测方面有着良好的应用前景。
- 何启欣刘慧芳李彬潘教青王利军郑传涛王一丁
- 关键词：红外吸收光谱
- 基于虚拟信号处理平台的差分式中红外甲烷检测系统被引量：7
- 2013年
- 利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强的优势,实现了一种针对甲烷(CH_4)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双通道传感器(英国E2V公司,3.31μm和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6 221)实现对探测器输出信号的采集和处理,采用二阶巴特沃斯数字滤波器滤除噪声以提高信噪比(SNR),对系统硬件和软件进行了集成。系统具有信号采集、滤波、幅值提取、浓度计算、存储及网络发布等功能。配备了不同浓度的CH_4气体样品,开展了标定实验,并测量了系统的精度、稳定性和检测下限等指标。实验结果显示,系统对CH_4气体的测量范围为0～5%,对9种气体样品的检测误差均小于6%。受传感器自身光程的限制,系统的检测下限约为60×10^(-6)。对浓度为2 000×10^(-6)(0.2%)的气体进行了长达4 h的浓度检测,除个别突变点外,检测的最大误差小于10%。由于数据处理能力强,系统功能不受资源限制并可任意扩展。
- 吕瑞红宋楠宋芳叶玮琳郑传涛王一丁
- 关键词：光电检测LABVIEW
- 基于1654nm分布反馈激光器的甲烷检测系统被引量：11
- 2016年
- 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中,温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性,长时间工作时激光器温度波动小于±0.02℃,温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时,改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化,同时还提供了5kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号,用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波,研制了正交锁相放大器,一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,达到了40cm。通过对1%~5%的甲烷气体进行检测,成功提取了一次及二次谐波,得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。在更换不同输出波长的激光器后,该系统还具有检测其他气体的能力。
- 李彬刘慧芳何启欣翟冰潘教青郑传涛王一丁
- 关键词：近红外甲烷检测分布反馈激光器波长调制
- 基于中红外光谱吸收技术的一氧化碳气体检测系统被引量：16
- 2014年
- 基于中红外光谱吸收技术,利用一氧化碳(CO)气体分子在4.6μm处的基频吸收带,采用新脉冲的红外光源和双通道的热释电探测器,研制了一种CO浓度检测系统。该系统主要由脉冲调制式宽带热光源、开放式椭球聚光镜/气室、双通道探测器、主控及信号处理模块构成。通过优化开放式椭球聚光镜/气室,气体吸收光程达到40cm,探测器输出电信号的幅度增加约为原来的2~3倍。因此,采用椭球聚光镜后,将在一定程度上提高系统的信噪比从而改善系统的性能指标。利用配备的CO气体样品,研究了该系统对CO气体的传感特性。实验结果显示,该系统的最小检测下限为10ppm,在该浓度点的测量误差约为14%;在20~25 000ppm范围内的测量误差小于7.8%;对0ppm气体样品的连续50分钟测量结果的最大偏差约为3ppm,标准差约为0.18ppm。同基于量子级联激光器和分布反馈激光器的CO检测系统相比,该系统具有性价比高、光路结构简单等优势,从而在煤矿、环保等场合下的CO检测方面具有较好应用前景。
- 李国林董明宋楠宋芳郑传涛王一丁
- 关键词：红外传感器光电检测光谱吸收
- 基于量子级联激光器和长光程气室的甲烷传感器被引量：3
- 2016年
- 根据中红外光谱吸收原理,利用甲烷(CH_4)气体分子在7.5μm处的基频吸收特性,设计了一种基于量子级联激光器(QCL)和新型多反射长光程气体吸收气室(MPC)的甲烷气体传感器。该仪器使用了可进行热电冷却、工作在脉冲方式下、中心波长为7.5μm的QCL,通过在室温条件下调节其注入电流(500mA^1.6A调节范围),其出射光波长可以扫过CH_4(1 332.8cm^(-1))气体吸收线。同时使用了一种紧凑型MPC(40cm长,800mL采样容积),使得系统有效总光程达到16m。此外,系统中使用了参考气室,并加入了空间滤波光学结构以满足MPC对入射光束的要求,配合差分吸收光谱检测原理,有效地改善了光束质量,降低了由光源波动引起的噪声,提高了仪器的检测灵敏度。通过对不同浓度的甲烷气体进行多次检测,该仪器的稳定性能良好,按信噪比为1计算,可实现对甲烷气体的检测下限为1μmol·mol^(-1)。
- 李春光党敬民李健付丽陈晨王一丁
- 关键词：甲烷量子级联激光器空间滤波差分吸收
- 使用量子级联激光器和多通吸收光谱技术用于CO探测被引量：4
- 2016年
- 根据一氧化碳(CO)气体分子在4.7μm处的基频吸收特性,使用中心波长为4.75μm的量子级联激光器(QCL)和多反射气体吸收气室(MGC)设计了一种新型CO传感器。该仪器使用可在室温脉冲方式下工作并具有热电制冷功能的QCL,通过对其温度和注入电流进行调节,最终使得出射光波长定位在CO基频吸收带的一根强吸收线(2 103cm^(-1))。与此同时,使用有效光程为16米的新型MGC(40cm长,800ml采样容积)和液氮冷却碲镉汞中红外探测器,有效提高了系统的响应灵敏度。此外,系统中配合使用了参考气室和空间滤波光学结构,有效地改善了入射光束的质量,降低了由光源的不稳定而产生的噪声,进一步提高了系统的检测灵敏度。在实验室条件下对不同浓度的CO气体进行多次重复检测,结果显示,该仪器工作稳定,按信噪比为1计算,可实现对一氧化碳气体的检测下限为5μmol·mol^(-1)。
- 李春光党敬民陈晨王一丁
- 关键词：一氧化碳量子级联激光器空间滤波
- Ca掺杂对CuCrO_2薄膜形成和电学特性的影响被引量：3
- 2014年
- 采用溶胶凝胶法制备CuCrCaO2薄膜,研究不同气氛、退火温度下,Ca掺杂量对薄膜的形成和电学特性的影响.在N2环境中1 100℃退火,制得CuCr1-xCaxO2(x=0、0.01、0.03、0.05、0.07)薄膜.测量CuCrCaO2薄膜的X射线衍射,在低浓度Ca掺杂时,薄膜结晶良好,晶格常数a、c和平均晶粒尺寸n随掺杂浓度上升而上升;高浓度Ca掺杂时,有杂相生成,a、c、n重新变小,和X射线衍射分析结果相吻合.另将3%Ca掺杂量,分层旋涂后的薄膜分别在空气和N2中以不同温度快速退火,X射线衍射表明在N2条件下,分层次的掺杂使CuCrCaO2结晶取向趋于单一,并且退火温度越高,择优取向越明显.用霍尔仪测量不同Ca掺杂量薄膜的电学特性,x=0.03时薄膜有最佳电导率1.22×10-1S/cm,比未掺杂的薄膜提高了三个数量级,说明适量Ca掺杂有助于提高薄膜电导率,对应的薄膜载流子迁移率为1.77×1018cm-3,正的霍尔系数表明该材料是P型结构.
- 胡冰揣雅惠付洋李雅丹沈宏志张红杨悦王一丁
- 关键词：溶胶-凝胶旋涂薄膜生长退火晶相
