可调谐二极管激光吸收光谱技术测量风洞流速

基于对水蒸气的吸收谱线在超音速流场的多普勒效应,结合HITRAN数据库,选取适合当前环境的吸收谱线7181.1558 cm-1,结合超音速风洞装置建立起一套基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的实验装置,测量对应频移,分析反演出流场速度,实验结果表明,在高速环境下,系统测量流速为563.06 m/s,线性误差为5.09%,效果良好,从而为对激波管等高速脉冲设备的进一步测量实验打下了良好基础。     

基于激光吸收光谱技术的超声速气流参数测量

采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术,针对超声速直连台隔离段内超声速气流温度、组分浓度、速度和质量流量进行了测量.选择H2O的两条吸收谱线7 185.597 cm-1和7 454.445 cm-1,采用直接吸收-分时扫描方式,测量流场静温为899 K,并结合吸收面积得到H2O的组分浓度20.7%.根据安装在流场上游和下游成60的两条光路,测量流场速度为1 205 m/s,结合壁面压力传感器,测量流场的质量流量为1 500.49 g/s,较真实值偏差为5.23%.TDLAS测量系统实现了对超声速气流多参数快速线测量.     

基于激光吸收光谱技术在线测量燃烧场温度研究

燃烧场温度的测量对研究燃烧机理、提高燃烧效率、降低污染物排放等至关重要。利用水在1397.75 nm和1397.87 nm处两条邻近的吸收线,采用波长扫描直接吸收法实现了单台二极管激光器对标定燃烧炉甲烷/空气预混火焰温度的测量。并利用基于Labview语言的数据采集卡对信号进行采集和实时处理,从而能够实时在线地获得测量结果,在温度1750 K时标准测量不确定度为2.3%。分析了火焰边界层对测量结果的影响,结果表明燃烧场非均匀性对路径积分测量结果影响较大,且其测量结果不是路径积分算术平均值。     

激光吸收光谱2D和3D成像测量技术及其应用研究进展

激光吸收光谱（LAS）技术因其高灵敏度、高精度以及非接触测量等优势,被广泛应用于气体流场检测。在燃烧诊断、泄漏检测和定位等应用场景中,对空间分布测量提出了需求。基于LAS技术发展而来的激光吸收层析成像（LAT）技术和激光吸收成像（LAI）技术不仅能够实现流场的2D/3D成像,而且在实现高的时间分辨率的同时对实际工程中的复杂环境有很好的适应性,未来仍是相关领域研究的重点。本文简要概述了LAS技术的基本原理以及LAT技术和LAI技术的成像方法;重点介绍了近十年LAT技术和LAI技术的国内外研究和应用现状,包括线性和非线性LAT测量技术、LAI技术的2D/3D成像技术;最后对基于LAS的2D/3D成像技术的未来发展趋势进行了展望。     

调谐二极管激光吸收光谱技术中的线形误差与校正

在调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术中,谱线线形的检测精度受激光器调谐非线性和调制幅度的影响,本文针对近红外分布反馈(DFB)激光器,通过激光器的调谐特性曲线定量分析了调谐非线性和调制幅度对吸收线形的影响,提出了调谐非线性校正和调制幅度补偿方法,并通过实验验证了方法的有效性.实验结果表明,调谐非线性校正可以提高谱...     

激光跟踪测距中的测量检验技术

介绍了利用半导体光源可达秒级的激光跟踪误差斜率曲线测量系统，阵列式激光光束光强分布测试仪和与激光跟踪测距接收机数据采集与处理的接口和打印，Ｉ／Ｏ接口等。成为激光中开程任务设备装配检验和测量的依托手段，给出误差斜率曲线的测试结果。     

激光跟踪测距中的测量检测技术

介绍了利用半导体光源可达秒级的激光跟踪误差斜率曲线测量系统.阵列式激光光束光强分布测试仪和与激光跟踪测距接收机数据采集与处理的接口和打印、I/0接口等.成为激光跟踪测量设备装配检验和测量的依托手段,给出误差斜率曲线的测试结果.     

激光成像技术在高度测量中的应用

激光成像测高技术具有高分辨率能力,能进行远距离的地表成像,在军事、工业生产等方面具有广阔的应用前景,以此为背景对激光成像测高技术进行了综述.首先分析了激光成像测高技术的优缺点,说明了研制新体制激光测高装置的重要性;然后介绍了激光成像测高技术国内外的进展,对其工作原理进行了较为详细的阐述,并结合原理介绍了一个典型的激光成像测高系统.最后通过对国内现有技术条件的分析,讨论了我国目前研制激光成像测高装置的技术难点,并对其发展前景进行了展望.     

可调谐二极管激光吸收光谱技术及其在大气质量监测中的应用

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被选定的待测气体特征吸收线的吸收光谱,从而对污染气体进行定性或者定量分析.在大气痕量气体和气体泄漏的监测中,为了提高探测的灵敏度,一般会根据具体情况对激光器采取不同的调制技术如波长调制、振幅调制、频率或者位相调制等,同时和长光程吸收池相结合使用,并辅之以各种噪声压缩技术.TDLAS不仅精度较高,选择性强而且响应速度快,已经广泛用于大气中多种痕量气体的检测以及地面的痕量气体和气体泄漏的检测.报道了最近研制的一套可调谐二极管激光吸收光谱检测大气中甲烷浓度的实验装置,这套装置具有灵敏度高、检测限低(ppb量级)、易于集成为便携式痕量气体检测仪等优点,若激光器的调谐波长范围能覆盖1.3～1.8 μm或者在光路中装配几台窄范围可调谐激光器实现波长扫描范围覆盖1.3～1.8μm,则可同时实现对大气中诸多重要痕量气体如CO2、CH4、CO、CH2O、H2S、NH3、HCI、C2H2等的同步监测.     

激光测量技术在天线近场系统中的应用

借助于先进的激光测量技术．可对天线近场测量系统的定位误差进行精确测量并加以校正。基于对扫描架机械误差源的分析，本文叙述了线性激光测量方法，介绍了激光跟踪系统的应用原理及前景，提出了利用激光测量数据进行定位误差校正的基本思路。     

调谐激光吸收光谱技术在燃煤电厂中的应用及展望

我国对节能减排的需求持续增长,改善燃煤电厂等工业热力系统的运行状况迫在眉睫。为了获取这些工业燃烧系统的总体性能,必须对排放气体组分浓度和燃烧温度进行在线监测。调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术是一种先进的痕量气体在线监测技术。与传统测量方法相比,具有灵敏度高、选择性好、响应快速、多组分多参量同时非接触测量等优点,近年来发展快速,广泛应用于燃烧排放监测和燃烧场诊断等领域。在概述TDLAS的基本原理和仪器构成的基础上,综述了TDLAS在燃煤电厂中的应用进展,包括烟气排放中脱硝氨逃逸、NOx、CO、CO₂、SO₂、SO₃等污染物气体的检测以及锅炉燃烧过程中温度、组分浓度等的空间分辨测量,并对未来发展趋势进行展望。     

激光衍射技术在石墨卷材厚度自动测量中的应用

文中将激光衍射技术的测量推广到一个新的应用领域，即对宽度达1．5m的柔性石墨卷材进行测量。高质量的宽幅石墨卷材应用前景很广，但其生产过程要求必须有配套的实时、无损伤的测量监测系统。文中以小功率的激光器作为光源，提出了一套可以对其厚度和均匀性进行在线测量的方案－－以相对比较测量法测厚度，以多点测量测均匀性。文中讨论了测量系统一些重要相关参数的选取；对测量装置给出了一些从实践中总结的改良措施；还对衍射条纹的信号处理进行研究。     

可调谐二极管激光吸收光谱法监测环境空气中甲烷的浓度变化

可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术是利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体在特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对污染气体进行定性或定量分析。通过该方法对环境空气中甲烷（CH4）的含量进行了长时间的监测。以室温下工作的近红外可调谐半导体激光器作为光源；使用多次反射池增加吸收光程来提高检测灵敏度；并且使用了二次谐波检测技术进一步降低了检测限，使检测限低于0.087mg／m^3，满足了对环境空气中甲烷进行监测的需要。     

近红外激光吸收光谱测量火焰中CO2气体浓度

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术是利用二极管激光器的波长调谐特性,获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱,实现气体的定量分析.这种方法具有高灵敏、高选择性、快速响应、在线测量等诸多优点.介绍了利用TDLAS技术测量火焰中二氧化碳浓度的实验方法,并对消除燃烧中气体湍流造成光强波动的方法进行了研究,得到了较理想的结果.     

2μm附近二极管激光吸收光谱CO2浓度测量研究

采用波长2μm附近的可调谐半导体激光二极管作为光源,结合多步吸收光程和光纤传输技术,通过激光吸收光谱直接测量方法对CO2分子浓度进行测量研究。实验在标定了激光器调谐范围内17条CO2吸收谱线的波长及相应的吸收带跃迁的基础上,研究了不同压力下纯CO2气体在2008nm附近的吸收光谱,由吸收信号随气体压力的变化关系得到低气压下实验装置的系统刻度因子。并进一步对样品气体的CO2浓度进行测量,测量给出CO2分子浓度为(2.754±0.145)×1016 cm-3,测量误差主要来源于目前实验中所使用的气压计的精度和读数局限性。该研究为气体分子浓度测量、同位素含量分析提供了一种光谱测量方法。     

基于卡通-纹理模型的激光吸收光谱层析成像

可调谐二极管激光吸收光谱层析成像（TDLAT）是一种重要的光学非侵入式燃烧检测技术。然而,TDLAT逆问题的欠定性本质使得现有迭代层析成像算法重建的燃烧场温度分布图像存在较大误差。针对该问题,笔者将图像处理领域的卡通-纹理模型引入TDLAT,提出了基于卡通-纹理模型的温度重建算法（TRACT）。该算法利用全变差约束下的Landweber算法重建气体吸收密度图像中的卡通成分,较好地恢复其中的平滑特征与边缘结构;构建改进的迭代收缩阈值算法深度展开网络,并用其重建气体吸收密度图像中的细节纹理成分;通过卡通成分重建与纹理成分重建的相互补充,提高气体吸收密度图像的整体重建质量,进而提高燃烧场温度分布图像的重建质量。利用火焰动力学模拟器生成的仿真数据与利用TDLAT实验系统实际测量数据进行的重建实验均表明,与现有的迭代层析成像算法相比,TRACT重建的燃烧场温度分布图像在客观评价指标与主观视觉质量方面均有较大提升。     

用激光衍射计量技术对CdTe单晶生长的研究

本文首次把激光衍射计量技术应用到晶体的高温气相生长动力学的研究工作中来.在闭管无籽晶升华法制备CdTe单晶的实验过程中,实时、连续、精确地测定了生长速率,并讨论了生长速率随过饱和度(△T)及生长时间的变化关系.实验测试精度达 10~(-6)m/s.     

光谱线宽对可调谐激光调制吸收光谱技术测量CO2浓度的影响

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时,气体参量改变将导致线宽变化,从而影响二次谐波信号峰值的大小.针对于Lorentz线型,给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法.在10 cm的吸收池内利用1578.22 nm处的吸收谱线对CO2进行了测晕,在不同调制幅度下验证了不同工况中线宽对二次谐波信号的影响.结果表明,利用二次谐波峰谷比值确定调制系数进行修正可有效地减小由于工况改变时线宽变化对测量带来的影响,当压力由1.0×105Pa变化至1.5×105Pa时,修正前后的测量相对误差分别为34.3%与1.8%;当气体体积分数在20%～100%变化时,修正前后的平均误差分别为12.8%与1.8%.