基于红外检测的甲烷传感器中光谱吸收理论的研究

分子光谱理论是光谱吸收式光纤气体传感器的理论基础,对于光纤红外法检测有毒气体的浓度具有重要意义。根据朗伯-比尔(Beer-Lambert)理论,首先从甲烷(CH4)气体浓度的定量分析以及分子参数的理论进行研究,再通过分析CH4气体的吸收线得出其吸收系数α(v)的一般方法。由分析得当气体压强P<0.02 atm时多普勒展宽占优势,用高斯线型拟合吸收线;当P>0.l atm时碰撞展宽占优势,用洛仑兹线型拟合吸收线;当0.02 atm相似文献   

NH_3斯塔克效应调制同位素~(13)CO_2激光器的半经典理论和实验研究

本文从理论(激光半经典理论)和实验上研究了NH_3分子asQ (6,6)跃迁与同位素~(13)CO_2激光器R(18)支线的相互作用.利用密度矩阵近似,在随时间变化的斯塔克场作用下,在吸收线附近建立起用量子力学描述的多普勒线型吸收系数表示式和理论上     

近红外混叠吸收线光谱解析及线强测量方法研究

近年来近红外激光吸收光谱检测技术得以飞速发展,其中对吸收线的光谱解析是光谱检测的重要研究内容之一.文章建立了气体激光吸收光谱测量实验平台,重点研究了混叠吸收线光谱检测算法,以6 528.8 cm~(-1)附近氨气吸收线为例,开展了特征光谱解析实验与算法研究.结果表明,结合小波降噪方法后,信号均方根误差降低4.45倍,利用多线Voigt线型拟合算法实现混叠吸收线特征光谱解析,线型拟合残差优于±2%.实验获得了氨气在室温不同压力下的特征吸收光谱,并计算得到各条吸收线的线强参数结果.测量线强与Hitran数据库的相对偏差在5.67~8.2%之间,线强计算的不确定度约为4.6%.有效的混叠吸收线光谱解析算法可实现气体线强参数的准确测量,有益于提高氨气浓度反演的准确性.     

分子谱线参数测量新方法

介绍了一种利用F-P腔透射峰宽度测量分子谱线参数的新方法,论文从多光束干涉叠加原理出发,推导出有样品气体吸收的F-P腔的透过率函数,F-P腔的透过率是样品气体吸收线型的函数,随着样品吸收的增加,F-P腔透射条纹宽度增加.实验测量得到的谱线强度与HITRAN2004数据库数据、谱线宽度与理论计算结果很好地一致.     

酒精蒸汽近红外高分辨光谱获取方法研究

酒精是相对复杂的分子,在常压下为宽带吸收,其OH基团的泛频吸收区位于近红外7000～7300cm-1处.利用可调谐二极管激光光谱学(TDLAS)方法测量了含有少量水汽的酒精蒸汽在7180 cm-1附近的吸收谱线,通过多项式拟合消除水汽吸收谱线干扰,获得了酒精蒸汽的特征吸收光谱,其半高半宽为1.3cm-1;并对不同浓度酒精蒸汽吸收谱线线型做了研究,证明其线型与酒精分压不相关,为发展基于TDLAS酒驾遥测技术奠定了基础.     

甲烷红外吸收光谱随环境变化关系研究

基于气体谱线展宽理论,数值模拟了甲烷泛频带2ν3的R(9)支吸收线型。利用可调谐半导体激光器从实验上测量了甲烷2ν3的R(9)支吸收线型。通过扫描1637.6～1637.92 nm甲烷混合气体的吸收光谱,计算得到甲烷自展宽系数(0.0725±0.008)cm-1/atm,空气碰撞加宽系数为(0.0335±0.0012)cm-1/atm。并首次从理论上给出了甲烷1637.8 nm吸收峰中心波长,在标准大气压条件下,随甲烷浓度变化的关系。对提高激光调制技术测量气体精度,具有重要意义。     

SiH4激光等离子体内H谱线的线型研究

本文利用OMA-Ⅲ系统测量了脉冲TEA CO_2激光诱发的SiH_4等离子体发光谱内H巴耳末系的H_α、H_β和H_γ线的线型及线宽。通过理论及实验分析,认为这些谱线的主要加宽机制为Stark加宽。由实验线型和理论线型的拟合得到等离子体的电子温度T≈40000K和电子密度N≈10~(17)cm~(-3)。     

压强变化对氢气激光检测吸收谱线影响分析

为解决涉氢装备泄漏氢气激光检测光谱信号分析中线型选择的问题,建立了氢气激光吸收光谱直接吸收浓度反演过程仿真模型,结合Hitran数据库开展了对三种不同线型函数谱线的重构精度研究,研究了压强变化对三种线型函数下氢气吸收谱线吸收系数的影响。结果表明：Gauss线型函数的氢气吸收谱线重构精度在三种线型函数中最高,其重构误差≤0.02%,Voigt线型函数和Lorentz线型函数的最大重构误差分别为0.37%和2.58%,验证了该仿真算法的精确性和可靠性;三种线型仿真得到峰值吸收系数均随压强增加而增大,在1.013 25×10⁴～5.066 25×10⁵ Pa范围内,Lorentz线型的峰值吸收系数最大,该线型下仿真得到的吸收系数峰值最小为Gauss线型的1.38倍、最大为Gauss线型的17.77倍;其值最小为Voigt线型的2.07倍,最大为Voigt线型的18.41倍。本研究为后续深入研究氢气激光吸收光谱检测提供了科学依据,为实际应用提供理论指导和一定参考。     

基于波长调制技术的吸收谱线线型函数测量

在可调谐二极管激光吸收光谱技术中,直接吸收法通过对透射光强拟合可直接得到线型函数,但目前具有较高信噪比的波长调制法不能对其进行有效测量。提出一种基于多次谐波的线型函数测量理论及方法,通过谐波通项表达式推导出谱线中心频率处二次与四次谐波比值仅与线型函数和调制系数有关,当调制系数m为2.492 8时,无论线型函数中Gauss线宽和Lorentz线宽所占比例如何,二次与四次谐波比值均为2.186 2,根据该点的特征可首先得到谱线半宽,然后将其应用于弱吸收条件下2f/1f气体浓度免标法测量。实验中采用2 326.82 nm处谱线对CO浓度进行了测量,其结果与传统直接吸收法测量结果误差小于2%。文中为波长调制法中线型函数的精确测量提供了重要的理论依据,进一步完善了2f/1f免标法。     

温度对CO光谱线吸收的影响分析

为了研究温度变化对CO吸收光谱线的影响,首先从吸收光谱原理出发,采用理论分析的方法,并利用高分辨率分子透射吸收数据库得出与温度有关的CO吸收光谱线谱线强度、综合加宽线型函数和吸收系数,然后通过MAT-LAB数值仿真出温度与CO吸收光谱线的谱线强度、综合加宽线型函数和吸收系数的变化关系曲线,并分析讨论温度与它们的关系。结果表明,温度对CO吸收光谱线的影响,特别是对综合加宽线型函数的影响是复杂的,并且不同激光频率还会影响线型函数和吸收系数随温度的变化关系,这对于实际应用中CO的吸收与测量具有重要的参考价值。     

A microstrip phase-trim device using a dielectric overlay

A design procedure is given for a microstrip phase-trim device using a dielectric overlay on a conventional microstrip line. The physical operation of the device is based on the change in the effective dielectric constant of the microstrip line caused by the presence of the dielectric layer on top of the microstrip line. The amount of phase trim produced by the device can be selected by the appropriate choice of dielectric constant, height, and length of the dielectric overlay. An approximate expression is given for the effective dielectric constant of the microstrip line as a function of the dielectric constant and height of the overlay. Measured results at 10 GHz are compared with predicted performance     

基于一维选择线谱的脉冲星辐射脉冲信号辨识

为提高脉冲星辐射脉冲信号辨识效果,利用双谱技术提取了脉冲星累积脉冲轮廓的非线性和非高斯特征.提出了一维选择线谱辨识算法,该算法采用特征核与特征域描述统计信号的共性及个性,定义信号特征矢量方差及特征矢量间的距离,抽取双谱图中具有最强类别可分离度的一维线谱特征向量构成特征模板.实验结果表明:一维选择线谱特征向量适于脉冲星信号辨识,且与选择双谱相比,一维选择线谱算法使整个特征向量具有最大类间可分离度,可以获得更好的辨识效果.     

基于三次样条函数的光栅传感光缆舞动波长估计

基于光栅传感的分布式光纤复合架空地线(OPGW)健康监测得到了广泛研究。针对OPGW光缆舞动事件,提出一种基于三次样条函数拟合的舞动波长预测方法。首先,通过理论推导,建立光栅传感相位变化量与舞动波长的数学联系；然后,利用仿真分析理想舞动情况下信号三次样条函数拟合前后的相移信号结果,初步证明了所提方法的有效性；最后,将其应用在某220kV线路,对比分析典型弱风环境及强风环境下的舞动监测强度图。实际监测结果表明,所选取方法能够有效改善强度图信号特征,可得出强风条件下档距内舞动波长约为200m,弱风条件下档距内舞动波长约50m。该方法为舞动事件的图像识别智能监测提供技术参考,具有较好的应用前景。     

空间差分吸收激光雷达探测地表大气压力的波长选择

根据美国标准大气模型进行了蒙特卡诺模拟,仿真研究了大气温度的不确定性对大气压力探测带来的随机误差和系统偏差,发现在氧气的A带中选择764.765 nm和765.094 nm为探测波长online,选择位于两者之间的764.948 nm为参考波长offline,是获得较小探测误差的一种方案;优化的探测波长既不在A带的吸收线上,亦不在某两吸收线之间的凹槽中间,而是位于A带吸收线p13和p14线的侧翼,这一结果对于建立积分路径差分吸收激光雷达探测地表大气压力的遥感仪器,起到参考作用.     

Repetitive-based control for selective harmonic compensation in active power filters

This paper proposes a repetitive-based controller for active power filters, which compensates selected current harmonics produced by distorting loads. The approach is based on the measurement of line currents and performs the compensation of selected harmonics using a closed-loop repetitive-based control scheme based on a finite-impulse response digital filter. Compared to conventional solutions based on stationary-frame current control, this approach allows full compensation of selected frequencies, even if the active filter has limited bandwidth. Compared to synchronous-frame harmonic regulations on line currents, the complexity of the proposed algorithm is independent of the number of compensated harmonics. Moreover, it is more appropriate for digital signal processor implementation and less sensitive to rounding and quantization errors when finite word length or fixed-point implementation is considered. Experimental results on a 5-kVA prototype confirm the theoretical expectations.     

基于无人机机载LiDAR的电力线点云提取与重建

为了提高基于无人机机载激光雷达点云电力线提取与重建的精度和效率,采用了一种综合电力线点云分步提取、分段k均值聚类采样及结合直线和抛物线拟合的电力线点云提取与重建方法。在对电力线走廊点云进行预处理和改进滤波的基础上,先对其进行分段并根据电力线点云在高程方向的分布特征进行粗提取,再将粗提取得的电力线点投影到水平面上用Hough变换对其进行精提取,然后通过对精提取的电力线点进行分段k均值聚类采样, 从而完成电力线的单根分离,最后使用直线和抛物线结合的模型对电力线进行拟合重建。选取实测数据进行试验,通过电力线提取的完整率以及重建的精度和效率对本文中算法进行了评价。结果表明,利用该算法提取电力线点的综合完整率达到96%以上。这一结果对高效地提取和重建单档单根电力线具有一定帮助。     

基于偶次谐波吸收率函数复现方法

TDLAS中波长调制光谱具有灵敏度高、信噪比高的优点,然而由于其无法有效得到绝对吸收率函数一般需要采用二次谐波峰值结合标定实验确定待测气体参数。考虑到这一问题,本文基于波长调制光谱策略,在时域上对经过高频调制的激光透过率函数于谱线中心频率处进行泰勒级数展开,在此基础上得到谐波表达式由透过率及其导数和频率调制幅度等组成,通过分析各次谐波间的关系特征建立了一种基于偶次谐波信号的吸收率函数高精度复现方法。随后采用CO2分子6976.203 cm^-1谱线对该方法进行了数值模拟和实验验证,并将实验结果与传统直接吸收法测得的吸收率函数进行对比。模拟和实验结果表明:波长调制光谱中偶次谐波信号可复现TDLAS核心参数—吸收率函数,其测量精度随着所采用谐波阶次的增加而提高,预期可为谱线参数高精度标定、复杂工业现场中痕量气体浓度监测提供新的测量方法。     

基于工频畸变技术的抄表系统

随着抄表系统和低压电力线通信技术的日益发展,利用低压电力线作为媒介的抄表方式得到了广泛关注。但由于我国低压配电网的干扰强,该方式的应用效果并不理想。为使抄表系统既节约成本,又满足通信距离的需求,设计了以双向工频通信技术作为通信手段的抄表系统。用二进制小渡变换进行信号检测,实验结果证实该方法有效。根据DL／T645—1997规约,设计出有中继功能的通信协议。