快速傅里叶变换在光纤温度传感器中的应用

提出的荧光光纤温度测量系统,采用双光路双通道测量方式以及化学镀膜和热处理工艺相结合的微小荧光探头制作技术,在研究了微弱信号的检测和处理技术的基础上,采用快速傅里叶变换(FFT)技术对荧光信号进行消噪处理.结果表明,使用该法检测的荧光信号的信噪与传统消噪方法相比有很大提高,从而使系统具有较高的精度和温度分辨能力.该方法的研究克服了特殊环境及电磁干扰环境温度测量的难题.     

基于伪随机序列的微弱光信号检测

 提出了一种测量微弱光信号的方法,用伪随机序列调制光源,调制后的光信号注入测量系统,输出光信号经过光电转换后与伪随机序列进行相关检测,由于伪随机序列具有与白噪声类似的相关特性,测量过程中的干扰和噪声对相关函数峰值影响甚小,相关检测显著提高了输出信号的信噪比,可以检测到微弱的光信号.文中理论分析了伪随机序列相关检测性能,并给出了实验测量结果.理论和实验结果都证明这种方法用于微弱光信号测量系统,在较强噪声背景下(信噪比-15dB),可以提高信噪比约30dB,有效地提高了测量精度.     

机动车尾气CO和CO2非分光红外遥测技术研究

利用分子红外光波段的吸收光谱特性，本文研究了机动车尾气CO和CO2的快速响应非分光红外(non-dispersion infrared)遥测技术，系统采用单个红外探测器测量CO、CO2和背景，微弱信号的检测采用光斩波器与锁相放大器的组合以及接收和发射一体的系统结构，克服了传统技术检测精度低、无法检测行进中机动车排放的尾气等缺点．本文还研究了静态条件下气体浓度和测量信号之间的关系，动态测量表明该技术可以完全非接触在线自动监测机动车行驶过程中排放的尾气．     

基于光谱吸收和荧光检测技术的新型光纤气体传感系统(英文)

设计了一个完整的光纤气体测量系统,提高了检测SO2浓度精确度和读取时间。光路检测系统和分配系统相结合,用于实现在气体传感系统中光谱吸收检测技术和荧光检测技术的有效集成,从而可以扩大本仪器的应用领域和测量范围。光源调制锁定检测技术和双光路差检测技术也被结合在该系统中。在测量吸收光信号和荧光信号中,使用高精度空心光子带隙光纤传感探头,实现了较高的精度和灵敏度。实验数据和测量的结果表明,该系统具有较高的分辨率,大约为2 ppm,并且误差小于0.109。     

荧光寿命的锁相检测技术研究

针对光纤荧光温度传感器中影响系统精用参考信号、用正弦信号来调制激励光源的锁相技术(PLD-AMSR)对荧光光纤温度传感器的荧光寿命进行检测,推导出测量荧光寿命的数学模型.该方法对激励光泄露有抑制作用,使测量精度有了显著提高.实验表明,该方法是有效的,达到了系统要求.     

基于相关滤波技术的红外SO2传感器信号处理电路设计

为了提高二氧化硫浓度测量系统的检测灵敏度,基于微弱信号检测特点,结合相关滤波技术和红外吸收原理,设计了以相关检测技术为核心的微弱信号数据处理电路,提高了系统的检测灵敏度,电路结构可靠、简单、实用。在实验室条件下,对该系统进行了二氧化硫浓度的性能测试,并对实验数据进行了有效的分析和拟合处理,给出了二氧化硫浓度与电压的关系式。     

基于相关滤波技术的红外SO_2传感器信号处理电路设计

为了提高二氧化硫浓度测量系统的检测灵敏度,基于微弱信号检测特点,结合相关滤波技术和红外吸收原理,设计了以相关检测技术为核心的微弱信号数据处理电路,提高了系统的检测灵敏度,电路结构可靠、简单、实用。在实验室条件下,对该系统进行了二氧化硫浓度的性能测试,并对实验数据进行了有效的分析和拟合处理,给出了二氧化硫浓度与电压的关系式。     

基于激发荧光的农药残留检测仪设计

针对残留农药快速实时检测的要求，设计了一型基于激发荧光光谱原理的检测仪，该仪器由激光器、滤光片分光系 统、光电倍增管等构成高性能光路系统，采用相关检测方法提取微弱荧光信号，并通过与标准仪器校准、最小二乘法等，得到了残留农药浓度工作曲线，最大测量误差不超过3.6％，测量结果表明:该检测仪通过构建高性能光路系统和高信噪比微弱信号提取电路，提高了仪器工作稳定性，测量误差满足仪器设计和使用要求。     

一种基于激光诱导荧光法的心肌钙蛋白Ⅰ检测系统

基于激光诱导荧光的测量原理,研制了一种用于心肌钙蛋白Ⅰ(cTnⅠ)快速检测的便携式系统。首先在测试杯中cTnⅠ与荧光试剂发生免疫反应,经过分离除去多余的荧光试剂,测试杯中的荧光分子与cTnI的量成相关性,通过对荧光分子进行诱导激发,使其发出荧光信号,然后经过光电转换、微弱电信号放大、信号采集与处理,最终实现对cTnⅠ的快速定量检测。临床实验显示,在cTnT为1.5~12.2 ng/mL范围内,本系统与TosohAIA-360生化分析仪的检测结果具有很好的线性关系,样品数为6时两者的相关系数达到0.97。     

基于PSD的光轴平行性测试装置电路系统

为了能够实现对车载观瞄系统光轴平行性的高精度测量,利用PSD捕捉微弱光信号来获取光斑的空间位置坐标,对该电路系统主要从信号处理电路部分和延时电路部分进行分析和设计.首先,在分析PSD基本工作原理的基础上,设计其信号处理电路部分和延时电路部分,实现激光三轴的光轴平行性检测.然后,结合误差理论,分析电路系统的测量误差和精度.结果表明:选择位置分辨率为1.5μm的S1880型PSD时,其测量精度能够达到±1.7407".     

光纤荧光式测水中矿物油浓度

石油污染已经成为我国水域环境的主要问题之一,为了掌握石油污染的动态变化趋势,需实时在线测量水中石油浓度。从荧光测量的基本原理出发,研究了水中矿物油荧光检测机理、用荧光法和全光纤传感技术实现石油浓度测量的可行性,建立了水中油浓度的测算模型,确定了其荧光检测的最佳激发波长和荧光波长范围,根据得到的荧光特性设计了荧光激发、吸收和传输的光学系统。选用氙灯作为激发光源,设计了相应的检测系统及放大电路,通过以单片机为控制核心的高速数据采集电路实现了信号的采集转换,最后将数据输入计算机,处理得到了相应的石油荧光光谱。该方法可广泛应用于水中油检测方面。     

二氧化硫检测仪光源系统的优化设计

为了解决国内传统二氧化硫检测仪在光路上存在荧光数量少、采集精确度低等问题,提出了一种改进的光路系统。点光源通过透镜进行平行准直及会聚,利用窄缝减弱杂散光的干扰,改善了传统光路结构上光会聚效果差的缺陷,提升了检测精度。运用Zemax对新光路和传统光路进行仿真,通过对比点列图、探测视图得出新光路的方均根半径减小到35.439μm,几何最大半径减小到50.194μm,气体与光源接触区域的光强提高。对其进行实验检测,数据表明改进后的光路系统的二氧化硫浓度示值误差由传统仪器的2%缩减为1%,提高了检测精度。新研制的光路系统能有效解决上述问题,适用于二氧化硫检测仪的设计。     

多波长紫外荧光二氧化硫检测实验研究

本文在单波长二氧化硫紫外荧光检测理论上，研究了多波长二氧化紫外荧光检测理论。在理论上证明了一定农度范围内，多波长此外激发有利于提高检测灵敏度，且多波长激发的二氧化硫荧光强度与样品浓度也成线性关系，并在0－48000ppb范围内证明了这一点。     

基于荧光机制的光纤式农药残留测量系统

根据有机物农药的荧光发光机制,利用光纤传感技术、光栅分光技术和多通道图像传感器技术研制了一种农药残留荧光光谱测量系统。系统以脉冲氙灯为光源,以Y型球面光纤探头传输和探测荧光,以小型平场光谱仪实现荧光分光,以高速数据采集模块实现荧光信号的采集转换。该系统一次曝光即可获得农药的荧光光谱。利用该系统实现了对西维因等农药的荧光光谱特性的实验,结果表明:以319 nm紫外光激发农药溶液时,荧光光谱位于可见光340~750 nm之间,系统的最小检测质量浓度可达0.003 mg/L,当农药质量浓度在0~0.1 mg/L范围之间时系统具有较好的线性关系。利用该仪器对白菜中痕量农药浓度进行了测试,其回收率接近100%。     

微弱原子荧光光场测量系统的设计简

在原子光学、量子通信、生物医学、食品安全和激光测量研究等领域,常常需要对荧光信号进行测量.而这些荧光信号的强度往往十分微弱,一般的探测方法难以检测.因此,针对微弱原子荧光光场分布信息的探测需求,设计搭建了一套测量系统.选用硅光电倍增管作为测量系统的探测元件,设计了跨阻放大电路来实现微弱电流信号的放大,并利用MultiSim软件对电路进行仿真分析,最终完成了测量系统的搭建、实现了对微弱光场的测量.实验结果表明,该系统可以很好地满足微弱光场分布信息的测量需求.     

基于ZEMAX二氧化硫荧光采集光路的设计仿真

为了实现二氧化硫分析仪精确连续地检测空气中低含量SO₂, 针对传统二氧化硫检测仪在荧光汇聚时存在光线汇聚效果弱、像差大且由于透镜的焦距长增大了荧光采集光路长度等问题, 在传统仪器的基础上对荧光采集光路重新进行了设计优化。采用分解光焦度的方法改善系统的球差问题, 进行了理论分析和实验验证。改进后对其进行ZEMAX仿真并运用正交法对新光路进行修正。通过仿真两种光路的非序列结构阴影模型图、探测查看器的光照图以及点列图, 取得了光强以及光斑直径的实验数据。结果表明, 优化后的光路系统峰辐强度达到了219.41W/cm2, 弥散斑直径减少了17%。该方案能够有效解决传统光路中的不足之处, 成像质量效果更佳。     

基于相敏检波和位置探测器的位移检测系统

为了实现对微小位移的测量,研制了一套基于单模光纤输出半导体激光器和2维位置敏感探测器的位移检测系统,可以有效地抑制环境光噪声。对半导体激光器的注入电流进行1kHz的调制,实现输出光功率的调制。在信号处理电路中,采用相敏检波技术,解调探测器的输出交流信号,得出光斑能量中心位置,消除外界干扰。结果表明,测量精度优于1μm。这一结果对于多自由度误差检测是有帮助的。     

荧光法藻类光合作用活性测量中激发光强的取与控制

以高亮LED为激发光源研究了藻类光合作用活性的快速、原位测量方法.通过对不同藻类的吸收光谱曲线分析,结合实验测量研究了在藻类光合作用活性测量中采用测量光、饱和脉冲光和光化光三种不同激发光照情况下获得的光诱导荧光曲线;为了提高激发光源的稳定性,研究并设计了基于升压式的LED恒流驱动电路,消除了电源电压波动和温度变化等对光...