原油中硫含量的太赫兹时域光谱检测

原油中硫含量的快速检测对于原油的安全生产、运输、加工和环境保护均具有十分重要的意义.本文运用太赫兹时域光谱技术对不同硫含量的原油进行了实验测量,经过计算得到了样品的吸收谱和折射率谱.通过对这些光谱进行分析,结果表明太赫兹时域光谱不仅能够有效的检测出原油中的硫含量,还能实现对原油中物质的溶解程度进行定性的预测.     

基于太赫兹波谱的液体极性测量

太赫兹波能与极性液体的氢键发生强烈的共振吸收作用,分子极性越大,吸收作用越强。基于此特性,在0.2～1.0 THz波段利用太赫兹时域光谱技术对甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇四种一元醇液体的极性进行检测研究。根据测量得到的四种液体太赫兹波谱数据,得出了液体的极性与其太赫兹波谱的关系式,再利用此关系式求得四种液体的计算值。通过对四种液体极性的标准值和计算值比对,验证了所得液体极性求取公式的有效性。研究结果表明,四种不同液体的时域光谱因分子的极性差异有显著的不同,所用的液体极性测量方法能够对液体的极性进行快速有效的检测与鉴别,可为其他液体极性的检测提供参考。     

三种橡胶材料的太赫兹光谱研究

本文利用太赫兹时域光谱技术研究了氯丁橡胶、丁腈橡胶和三元乙丙橡胶在0.2～1.8 THz频段的光学性能和光谱特性,得到了三种橡胶的时域谱、折射率谱和吸收谱,进而计算橡胶在0.2～1.8 THz频段的吸收系数和折射率,结果表明可以通过吸收系数与折射率来区分不同种类的橡胶。这种方法为认识橡胶对太赫兹波的响应机制提供了科学依据,有望为橡胶材料鉴别提供一种有效的分析手段。     

汽油中烃类物质的太赫兹时域光谱研究

本文应用太赫兹时域光谱技术研究了在室温氮气环境下催化裂化汽油中芳烃、烯烃的光学性质,以芳烃中二甲苯、均三甲苯及烯烃中二异丁烯为例,分析了含有不同浓度二甲苯、均三甲苯和二异丁烯的催化裂化汽油在太赫兹波段的光谱效应。结果表明,汽油中不同浓度的芳烃和烯烃具有不同的吸收谱和折射率特性。根据太赫兹光谱包含的特征信息能够对汽油中芳烃、烯烃成分进行定性分析,从而为汽油中烃含量的定量检测做基础。     

太赫兹时域光谱系统光斑大小和位置的测量

本文利用太赫兹时域光谱系统本身的电磁波探测装置具有可测量电磁波的相位、振幅的特点,根据其获得的原始时域光谱信号,设计了一套适用于太赫兹时域光谱系统中太赫兹束光斑大小和位置的测量装置,论述其理论依据.该测量装置不需要辅助电源电路,结构简单、价格低廉、便于携带和制作且测量方法简单实用,为太赫兹时域光谱系统的现场矫正和快速调节提供了一种有效的手段.     

基于LabVIEW的太赫兹时域光谱数据处理

太赫兹波段位于红外与微波之间。太赫兹时域光谱技术是一种随着超快激光技术的发展而新兴的、非常有效的相干探测技术,其应用前景已为世界公认。目前各实验室使用的多是基于MatLab和Origin软件处理太赫兹光谱实验数据,但这难以与数据采集程序相结合,所以迫切需要一种更加简便快捷的数据分析手段以适应太赫兹技术的发展。LabVIEW作为一种图形化编程语言具有许多优势。本文概述了太赫兹技术及太赫兹时域光谱,介绍了利用LabVIEW提取太赫兹时域光谱数据并进行分析的方法,通过实例并与其它两种工具处理的结果进行了比较,三种方法的结果完全吻合,证明了这种方法的可靠性。与数据采集程序相结合,我们的工作为太赫兹光谱实验提供了有力的数据分析工具。     

低温条件下汽车发动机润滑油的太赫兹时域光谱研究

采用太赫兹时域光谱技术研究润滑油的低温性能。在自建的透射式太赫兹时域光谱系统上,检测几种润滑油在-40~0 ℃间的太赫兹时域谱,并通过对太赫兹时域谱的处理得到润滑油的吸收系数和折射率。结果表明,低温导致润滑油中烃类物质结晶析出,使得润滑油黏度增大并且丧失流动性;温度降低对润滑油的影响在太赫兹时域光谱图中表现为时间延迟增大,温度与时间延迟表现出一定规律性;温度降低导致润滑油折射率增大,吸收系数增大,折射率与温度变化也呈现出相关性。研究证明太赫兹时域光谱技术能十分有效地检测温度变化对润滑油的影响,可用于研究润滑油的低温性能。     

基于太赫兹时域光谱系统的爆炸物识别

描述了太赫兹时域光谱系统的原理和组成,研制了太赫兹时域光谱(0.1~3THz)系统。介绍了太赫兹时域光谱技术在爆炸物识别方面的优势及其特点,提出了爆炸物识别的数学模型和方法。采用太赫兹时域光谱系统测试爆炸物样品的特征吸收光谱并将其作为标准模板,然后将爆炸物置于土壤、水泥和塑料障碍物后,采用太赫兹时域光谱系统得到穿透障碍物后爆炸物的特征吸收光谱,并将其与标准模板比对,从而实现爆炸物的隔物穿透识别。实验得到爆炸物RDX的特征吸收光谱,其特征频率为0.82,1.70和2.40THz。实验还对不同厚度和种类障碍物下爆炸物RDX、CL-20、LLM-105和FOX-1进行了实验测试,结果表明:穿透障碍物后爆炸物可识别的特征吸收光谱与标准模板匹配得很好,证明根据爆炸物特征吸收光谱实现爆炸物匹配识别的方法是可行的。基于文中提出的太赫兹时域光谱系统可进一步开展爆炸物残留痕量探测识别和隔物技术研究。     

甲醇气体的太赫兹时域波谱研究

为了探究甲醇气体在太赫兹波段的共振特性,利用太赫兹时域光谱对甲醇气体进行了测量,得到了其时域波形,观测到了自由感应衰变这一现象。根据朗博-比尔定律对气体吸收谱的计算得到转动谱线间隔,并对自由感应衰变这一现象进行了深入的解释,这些结果对于太赫兹波段的气体检测、分析和识别具有参考价值。     

原油超声处理的太赫兹时域光谱分析

基于太赫兹时域光谱技术研究了经过超声处理的两种原油在0.1～1.4 THz波段的光学性质,得到了样品的吸收谱和折射率谱发现经过不同时间超声作用的原油,其太赫兹光谱曲线变化显著,说明样品的结构组成分子在能级共振位置上,均出现了不同的吸收和折射特性.太赫兹时域光谱可作为波形分析技术为原油超声处理时超声强度、频率、作用时间等参数的选择提供理论依据.     

太赫兹技术在石油领域的应用进展

石油工业是近代世界工业革命最重要的推动力之一,石油工业对人类文明的发展贡献巨大,因此需要一种快速、可信和简便的无损检测技术来互补于传统的傅里叶变换红外光谱、X射线及近红外光谱技术。太赫兹技术具有高的时间分辨率、相干探测、低能性及相对简单的测试与数据处理方法等优点,在汽油、柴油、润滑油、润滑油基础油、润滑脂、油水混合物、植物油、烃类分子、塑料和有机溶剂中被广泛应用,为石油领域的光谱学研究提供了新的分析手段,显示出了广阔的应用前景。本文从五个方面综述了国内外太赫兹技术在石油领域的应用,主要包含太赫兹技术在油气资源探测与运输、石油炼制、石油精制、石油工业气体以及基础研究的应用现状和发展前景,对太赫兹技术在石油领域的应用进行了展望。     

爆炸性物质的太赫兹(THz)光谱分析

介绍了利用自由空间电光取样方法对爆炸性物质进行太赫兹（THz）频段的时间分辨光谱测量.得到了四种爆炸性材料的透射光谱,得出了它们在THz频段的光学特性.DNT（2,4-二硝基甲苯）在此频段有特征吸收峰,经过钝化的RDX（黑索今）在0.6-0.9THz之间吸收明显增强;而HMX（奥克托金）和TNT（2,4,6-三硝基甲苯）磷状结晶片对THz波的吸收较小,在0.4-1.2THz的频率范围内折射率不随频率发生显著改变.研究这四种常见的爆炸物特征谱线及在THz波段的光学参数,对于建立爆炸物材料THz波段指纹谱数据库和检测环境中危险物质,排除安全隐患具有重要意义.     

用太赫兹时域光谱定性鉴别十六烷值增进剂的产品性能

十六烷值增进剂是目前用途最为广泛的石油添加剂之一,用以提高柴油的点火性能。目前市场上的十六烷值增进剂种类繁多,质量难免参差不齐。本文将三种不同种类的十六烷值增进剂按不同的体积比添加到0#柴油中,通过对比样品的十六烷值增长率和太赫兹吸收光谱,表明太赫兹时域光谱作为一种快速、无损的检测手段,能够有效的预测十六烷值增进剂对柴油自燃性的提升效果,可以用于在线质量检测。     

几种加氢裂化催化剂的太赫兹光谱研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)方法,本文研究了几种Y型加氢裂化催化剂(NaY、ReY、USY和HY)在0.2-1.2THz频段的光谱特性.与此同时,对其中的NaY分子筛进行了加热处理,测量了其经过不同温度处理后的太赫兹时域光谱.通过快速傅里叶变换,分别得到了不同种类和不同温度处理后催化剂的太赫兹吸收谱和折射率谱.研究结果表明,太赫兹时域光谱技术既能用于催化剂的种类鉴别和性能表征,又能给出不同温度下催化剂本身内部结构变化对应的太赫兹光谱响应.本研究工作的展开,证明了太赫兹方法用于催化剂性质表征的可行性,对太赫兹技术在催化领域的应用具有一定的指导意义.     

太赫兹技术对营养品中蛋白质含量的研究

采用太赫兹时域光谱(THz-TDS)和红外光谱分析技术,研究了3种奶粉、杏仁粉和白砂糖的光学性能和光谱特性。通过对比样品在1658 cm-1和1747 cm-1处的红外光谱吸收峰,可以判定蛋白质和脂肪含量的差别。对比样品在THz波段的吸收系数和折射率,蛋白质含量较高的样品其吸收系数和折射率较高。观察样品的红外吸收峰强度和位置难以定量分析样品的蛋白质含量,但可以利用样品在THz波段的吸收系数与折射率有效地判定营养品中蛋白质的含量。实验结果表明蛋白质在太赫兹波段比在红外波段有更好的区分性,THz-TDS技术有望为营养品中蛋白质含量检测提供一种有效的分析手段。