基于TDLAS技术的空气气压精确测量

基于可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术,通 过测量水汽吸收线的展宽,实现了气体压力的精确测量。实验中光源被 分为两束,一束通过压力可调的样品池获得吸收光谱数据,另一束通过FP标准具用以波 长定标。选取 水汽在7243cm－1附近的两条吸收线, 利用测得的10～20kPa之间的水汽吸收线压力展宽值对 HITRAN数据库中的空气展宽系数进行校正。实时测量了参考气压值从30～100kPa时的 水汽吸收线压力展宽,计算得到气压值并与参考气压进行比较,不同参考压力下利用水汽7243.075cm－1 和7242.370cm－1处吸收峰计算结果与参考气压值的偏差分别分布于0.9%附近和2.0%附近,两条吸收谱线 测量结果波动均小于0.2%。实验测量结果与参考值几乎一致,且同一条件不同次测量结果波 动较小,证明了TDLAS技术应用于实时环境气压精确快速测量的可行性。     

基于TDLAS的长光程环境大气痕量CO监测方法研究

CO作为大气中重要的污染物和煤矿、油田等环境的危险气体,CO浓度的实时监测对生产生活安全具有重要意义。筛选出CO位于2334 nm附近的R(6)吸收谱线,搭建了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的长光程开放光路大气CO监测系统。采用直接吸收技术,吸收光程为700 m,借助离轴抛物面镜实现了收发同光路;低功耗、小型化的测量控制系统,在单块电路板上实现了激光器驱动、光谱信号处理等功能,单板体积为120 mm×100 mm×25 mm,功耗小于5 W。上位机对光谱数据进行多峰拟合处理,分离出CO和CH4的吸收光谱,反演CO浓度。通过分析光谱数据标准差可知,在1 s响应时间下的检测限为0.06×10-6。对大气中的CO浓度进行了连续监测,测量结果和CO点式分析仪结果一致性良好,验证了该系统仪器化的可行性。     

火电厂锅炉主要运行参数的耗差分析

在用反平衡法对火电厂锅炉进行热效率计算的基础上,提出了主要运行参数偏离目标值所引起的煤耗偏差计算模型,给出了锅炉主要运行参数变化与煤耗变化的关系式。对某电厂1 025 t/h锅炉主要运行参数进行了实时耗差计算,结果表明,所建模型能够比较准确地计算出因锅炉运行参数偏离目标值而引起的耗差,计算精度能够满足现场性能监测的要求。     

基于连续变量的经典-量子信息共信道同传系统拉曼散射影响分析

经典-量子共信道同传是量子保密通信关键应用技术之一,其能够解决当前量子信息与经典信息需不同光纤分别传输的难点问题,可显著降低应用成本。本文针对基于波分复用技术的连续变量量子密钥与经典信息同传的方案,定量分析了系统拉曼散射噪声特性,在前向和后向两种不同经典信息传输模式下,仿真对比研究了拉曼散射噪声对系统安全密钥率的影响。结果表明：经典信息采用前向传输模式时系统安全密钥率明显大于后向传输模式;在固定信道输入功率时,短距离通信时拉曼散射噪声对安全密钥率的影响较小,随距离的增长,拉曼噪声影响不可忽略;在固定通信距离时,在一定数值范围内的额外噪声对系统的安全密钥率影响较小,在L=50km时,此数值为0.07N0 。     

近红外外差光谱温室气体柱浓度的探测方法

搭建了一套以1.57μm近红外半导体激光器作为本振光源的小型化被动式激光外差探测系统,并将其用于大气环境监测。为对该系统的性能进行评估,以窄线宽近红外外腔激光器岀射的光作为信号光,与本振光混频,得到系统的带宽为0.032 cm~(-1),最小可探测灵敏度为25 pW,为光电探测器暗电流噪声功率的1/68。利用该系统对大气CO_2太阳光谱信号进行测量,并反演了其中两条主要强吸收线所对应的体积分数,结果均约为396×10~(-6),误差为7.6×10~(-6),测量结果与实际整层大气中的CO_2柱浓度一致,验证了该系统的可行性。     

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.     

基于模型预测的虚拟同步机控制储能调频研究

储能虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制接入电网能够有效提升未来高比例可再生能源与高比例电力电子设备的“双高”电力系统的惯性,抑制系统受到外界扰动时的频率波动。以调频为控制目标,应用模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)对储能变流器VSG的输入功率进行自适应控制,能够进一步改善扰动时的系统频率响应。通过建立储能变流器VSG的预测模型,设计了关于频率增量与输入功率加权平方和的代价函数。通过二次规划计算出最优控制序列,对VSG有功功率输入值进行实时的修正。结果表明,该方法可以提升系统惯性,有效抑制功率波动时的最大频率偏移与最大频率变化率。相比于传统控制方法,系统频率变化率得到了有效的改善。     

基于X-ray CT的沥青混合料空隙测试精度影响因素分析

为了分析细观尺度下沥青混合料空隙率测试精度的影响因素,采用德国Phoenix v|tome|x S240型工业X-ray CT机,结合正交试验设计与方差分析,研究不同CT参数及级配类型对沥青混合料三维重构体积参数的影响．通过对不同级配类型马歇尔试件扫描并进行三维重构与体积分析,建立影响因素与空隙率测试结果之间的关系,进而确定最优扫描参数．试验结果表明,基于细观尺度对沥青混合料进行三维体积分析是可行的;扫描电压、电流及级配类型对重构结果有不同程度的影响;适当提高电压、电流及选择恰当的滤波片可提高测试结果的准确性;在恰当的设备参数条件下,基于细观尺度与宏观尺度下得到的沥青混合料空隙率具有良好的相关性,有助于提高测试结果的准确性与试验的经济性．     

基于功率密度法分析及优化斯特林热机

应用多变过程来分析斯特林循环性能。以功率密度(循环输出功率与最大比容之比)作为斯特林热机优化目标函数,从而兼顾到热机尺寸参数。通过数值计算将对应于最大功率密度时的参数与对应于最大功率时的同样参数进行了比较,结果发现最大功率密度输出时的循环热效率总是大于最大功率时的热效率,且前者相应的热机尺寸参数比后者要小。     

光强非线性响应下的光致热弹光谱光强修正

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16 369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号,采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号,通过多项式拟合谐波信号背景,反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明,当光强从22.03 mW变化至3.16 mW,谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系,线性相关系数大于0.998,归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量,系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应,谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法,可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。