CO2高温光谱参数测量系统设计与实验

CO_2和CO被称为燃烧效率指示性气体,燃烧流场中CO_2的精确测量对工业燃烧过程的节能减排和发动机燃烧状态诊断等都具有重要意义.研究CO_2气体的高温光谱参数,包括:线强、自加宽系数、温度系数,可提高燃烧过程中CO_2浓度的测量精度和可靠性.为了获得可用于燃烧诊断的CO_2吸收线的高温光谱参数,基于可调谐半导体激光吸收光谱技术设计了一套最高温度可达2 073 K的精确控温控压气体光谱参数测量系统.采用该系统开展了CO_2R(50e)吸收线(中心频率为5 007. 787 cm-1)的高温光谱测量实验,获得了温度范围1212～1873 K内多个压强下的纯CO_2气体的大量高温吸收光谱,经热辐射背景扣除、基线拟合、时频转换、多线组合非线性最小二乘法拟合等数据处理过程,得到温度范围1 212～1 873 K内CO_2R(50e)吸收线的线强、自加宽系数及温度系数,其中线强不确定度1. 5%,自加宽系数不确定度小于4. 5%.这些参数是对现有数据库的补充和完善,对燃烧诊断中的CO_2浓度检测有很大帮助,能够满足燃烧过程中CO_2浓度精确反演的需求.     

基于分布反馈激光器在2.0 μm波段对CO2气体温度的测量

利用输出波长在2.0 μm处的分布反馈激光器对CO2气体的两条特征谱线进行扫描以实现气体温度的测量。介绍了利用可调谐激光吸收光谱方法进行温度测量的基本原理,提出了用多线组合非线性最小二乘法拟合高温吸收光谱的吸光度方法。常压下在静态高温炉中进行了实验,设定温度为900 K～1200 K时,经实验得到的温度值与热电偶测量值的温差在8%以内,计算得到CO2的5007.7874 cm-1吸收线强与理论计算值相对误差小于14%。为今后的气体温度测量及多参数同时测量提供了借鉴。     

基于可调谐半导体激光吸收光谱的大气水汽检测方法研究

用激光吸收光谱方法对大气水汽浓度检测进行了研究。采用窄线宽的半导体激光器作光源,通过直接吸收光谱技术来反演气体浓度。低阶多项式对直接吸收信号进行基线拟合以消除光强波动获得吸光度曲线,再用非线性拟合Levenberg-Marquardt算法进行线型拟合获取积分吸光度,从而根据HITRAN数据库中或实验室测定的吸收线强和展宽系数等参数来进行水汽浓度的直接反演。选取了1.4 附近的两条水汽吸收线进行了浓度检测验证和分析。     

基于TDLAS的CO2高温高压谱线参数测量研究

气体谱线参数的准确性对于应用可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)开展燃烧流场参数的精确测量十分重要。针对目前谱线数据库参数在高温高压环境的不确定性,以主要燃烧产物CO₂作为目标气体,开展了CO₂高温高压谱线参数测量研究。设计了耐高温高压气室,在三段管式炉上搭建了一套气体谱线参数高温高压校准装置,以分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,对中心频率4 988.655 cm^-1的CO₂吸收光谱进行了测量,获得了373～673 K温度范围内,1～3 atm多个压强下的纯CO₂高温高压吸收光谱,经过Voigt线型拟合等数据处理,得到了线强、自展宽系数、温度指数等谱线参数,与HITRAN2016数据库对应的参数进行对比,线强相对误差在-8.6%～-2.4%,线强不确定度约为4.1%,自展宽系数相对误差在-8.8%～2.1%,所测数据对现有的谱线数据库起到了修正和补充。     

基于TDLAS的气体检测技术算法

可调谐二极管激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是一种具有高灵敏度、高分辨率的气体吸收光谱检测技术,具有响应快、精度高、单模特性优秀、通用性强等优势。TDLAS直接吸收法通过测量绝对吸收强度来计算待测气体温度和浓度,但容易受到颗粒物浓度、激光强度波动等影响。TDLAS波长调制法采用高频正弦信号对激光器进行调制,使得激光输出频率和强度同时受到调制,具有高信噪比和灵敏度的特点,但是需要通过标定实验或复杂的算法来确定气体参数。因此,通过吸收光谱理论和波长调制理论,推导出蕴含分子吸收信息的谐波通项表达式,并在此基础上分析谐波信号与待测气体绝对吸收强度之间的关系,建立了一种基于谐波信号的绝对吸收强度测量算法。以NH3分子在1 531 nm附近的谱线为例进行数值分析,发现调制幅度达到a=0.032 cm-1（调制系数m=2）时,仿真结果与理论计算结果（a=0）相对误差不超过2%,进一步验证了算法的可靠性与准确性。     

调谐二极管激光吸收层析成像技术研究进展

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)技术凭借其结构简单、非接触等优势,成为气体检测领域的关键技术,应用于气体温度、浓度、压强等参数的检测,尤其是对痕量气体的检测。但是传统TDLAS系统只能测出路径上气体浓度的积分值,而不能得到气体参数的二维分布。调谐二极管激光吸收层析成像技术(TDLAT)技术结合了TDLAS技术和计算机断层扫描(CT)技术的优势特点,在对可调谐激光光谱吸收线进行分析、计算和拟合后,重构出气体二维分布,近些年来得到广泛的关注,成为发动机诊断等领域最具潜力的方法之一。本文综述了目前TDLAT的研究现状和主要成果,并对该技术的发展趋势进行了分析和预测。     

逐线积分气体吸收模型及其在FTIR气体检测中的应用

介绍了一种精确的逐线积分痕量气体吸收模型,该模型适用于中红外波段大气环境中痕量气体和污染气体检测的理论研究和工程应用。该模型利用HITRAN光谱数据库,考虑了展宽、线翼截断、温度修正及光谱分辨率变化等情况,可以有效地模拟大气环境中多种气体的红外吸收特征。文中详细描述了模型的算法细节,并给出了模型计算的结果与傅里叶变换光谱仪(FTIR)实测数据的对比,还举例介绍了吸收模型在FTIR气体探测技术中的实际应用,并使用该模型对测量的红外傅里叶变换光谱进行了定量分析,模拟了计算校准谱,并与实测光谱进行了非线性最小二乘拟合,实现了在无需测量校准气体的情况下同时对多种气体进行浓度的反演。     

（英）高压甲烷近红外吸收光谱展宽特性及参数精确测量

通过搭建的测量实验平台,获取了甲烷6 046.96 cm^-1处高压气体吸收光谱.通过经验模态分解算法减弱了高压引起窗片形变而产生的探测噪声,吸光度信号的均方根误差（RMSE）降低了3.87倍,通过洛伦兹线型拟合算法获得的吸光度拟合残差优于±1%.研究表明,谱线线宽随着压力增大而增大,计算的高压环境的氮气-甲烷分子的互展宽系数为0.063 1 cm^-1atm^-1.此外,随着压力的增大,吸收线出现“红移”现象,计算得到氮气诱导压力频移系数为-0.008 48 cm^-1atm ^-1.由此提出一种利用检测波长、压力和压力频移系数的线性关系反演高压环境下气体浓度的算法.总之,高压环境下光谱展宽特性研究为工业环境下的光谱检测打下基础.     

基于多模激光吸收光谱的CO浓度高灵敏度测量

为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1 570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统。实验中将多模激光分成两束,一束作为参考光通过已知目标气体浓度的参考池,另一束通过混有待测气体的测量池,测量光信号和参考光信号被同时探测和解调。通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,反演出CO的浓度。利用该装置测量了CO气体在1 570nm附近的近红外吸收光谱。实验表明,CO浓度测量值与真实浓度值之间具有良好的线性关系,线性度为0.9995,平均偏差为1.19%,对CO的探测极限为37.3×10-6,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.839%,表明了系统良好的稳定性。     

碘激光的大气吸收特性

用激光长程吸收光谱方法测量了实际大气的高分辨率吸收光谱,测量了水汽分子的谱线参数.实验表明,水汽分子的吸收是最重要的大气吸收.碘激光波长恰好处在大气微窗口.但是,对于强激光的传输,微弱的吸收也能产生很强的非线性效应.利用自测的谱线参数和HITRAN数据库,采用计算线翼吸收的方法,我们计算了不同模式大气的吸收系数和大气透过率.中纬度夏季海平面的大气分子吸收系数在0.1～0.01 /km量级.由于大气中的水汽浓度(湿度)直接影响碘激光的大气吸收强度,在我国,由南向北,由夏到冬,水汽浓度减少,碘激光的大气吸收率递减.此外,碘激光垂直向上传输比海平面水平传输有利.第三,碘原子的跃迁有6条超精细谱线,碘激光的超精细结构对传输有重要影响,其中3个频率的大气吸收比较小.计算表明,单一最强跃迁频率的碘激光的大气吸收比多谱线的碘激光小,因而更有利于大气传输.在中纬度夏季,它垂直向上全程的大气分子吸收率与多谱线碘激光水平传输1 km相当,为9.0 %.本文介绍测量实验方法和计算分析结果.(OG18)     

行扫描电路的调试与检修

行扫描电路能够为行偏转线圈提供符合显示方式要求的行频锯齿波电流,行逆程变压器可以将行逆程期间产生的脉冲电压转换为显像管需要的阳极高压、加速极电压和聚焦极电压和视放电路所需要电压。这部分电路是整个显示管中除电源外,电压最高功率最大的电路,同时也是故障率最高最难维修的电路。通过采用对行扫描振荡级、激励级和输出级的工作过程理论分析,和用示波器对波形进行测量,以及用万用表对电压的测试,得出针对调试中可能出现故障的检修方法,最终达到对行扫描电路维修和调试的目的。     

通信系统中电源线与地线的选取

根据通信电源系统有关技术标准和大量工程经验,本重点阐述了通信电源系统中电源线和地线选取中应考虑的方面和选取原则,并给出一些经验数据,供相关技术人员参考。     

基于Hausdorff距离的地形匹配

Hausdorff距离是用于二值图像比较的一种有效的相似度量。利用Hausdorff距离作为图像差异的度量进行地形匹配的算法，首先，提取地形结构线作为特征，计算Hausdorff距离，Hausdorff距离的最小值对应最佳匹配。实验结果表明该算法是有效的。     

使用双绞差分结构减小印刷电路板上的串扰和辐射发射

随着发展的需要，高速数字电路PCB板上信号速度越来越快，由于差分信号有较强的抗干扰能力，因此用的得越来越普遍。但是，随着上升时间的进一步减小，差分信号的信号完整性问题也变得越来越重要。由于双绞的结构在一定程度上使得干扰相互抵消，从而提高系统对串扰和辐射发射的抵抗能力，因此，近两年来有一种新的双绞差分传输线被引入到布线中。本文从理论上分析了双绞差分线结构减小串扰和辐射发射的机理，并且通过建模仿真验证了其正确性．     

有耗传输线的TLM模型法

本文从传输线理论出发，介绍了一种解决传输线问题的新方法－－TLM法。     

国外电视图象扰频技术

本文论述了电视图象的扰频基本原理,并就国外使用的三种密级电视图象扰频技术作了综述。     

正多边形外导体-圆形内导体同轴传输线特性阻抗的计算

本文提出一种计算正多边形外导体-圆形内导体同轴传输线特性阻抗的方法。由它可以得到正三(四、五、六)边形外导体-圆形内导体同轴传输线特性阻抗的可靠的上限和下限值。当r/R0.5(0.6)时,由它得到的上限和下限值十分接近,有一定的实用价值。     

高速集成传输线特性参量的快速提取

本文提出了用于提取高速集成传输线特性参量的样条边界元计算公式,并且有效地处理了边界角点的电荷分布问题。结果表明:该方法具有计算量小、适用性强、分析精度高的优点,可应用于实际设计过程。     

配电线路暂态行波和接地选线的思考

本文对配电线路进行了暂态行波和接地选线的分析,希望可以为相关人员进行配电线路暂态行波和接地选线的研究提供参考.