基于光纤光谱技术的农药残留快速检测实验研究

针对我国主要食品中广泛存在的化学性有害物残留,特别是农药残留带来的食品安全问题,研究一种适合于基层执法部门使用的性价比高的快速检测技术和方法,具有重要的意义。本文采用荷兰Avantes公司的微型光纤光谱仪,建立了一种基于光纤光谱技术的农药残留快速检测方法,进行了相关的实验研究,配制了毒死蜱、辛硫磷、甲基万虫净和甲基1605等标准农药溶液,绘制了UV/VIS/NR光谱图,并确定了最佳吸收波长,得出了四种农药的UV/VIS/NR吸收光谱图,观察了随农药浓度变化的吸收光谱,研究了四种农药的吸收峰。实验结果表明：采用光纤光谱技术进行农药残留快速检测,具有性价比高、操作简便、易于推广、分析速度快、可实现在线测量等优点,可适用于基层执法部门和执法人员进行农药残留的现场快速检测,具有广阔的应用前景。     

基于太赫兹时域光谱技术的农药残留检测方法

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是近年来涌现出来的崭新的光谱测量新技术.本研究提出了一种基于THz-TDS技术农药残留检测方法,并以灭多威和乙氧氟草醚两种农药作为实验介质证明此方法的可行性.应用太赫兹时域光谱系统测得了这两种农药的时域光谱信号,利用基于菲涅尔公式的数据处理模型得到了它们在THz波段的折射率谱和吸收系数谱.从实验结果可以看出两种农药在0.2~2.0THz范围内存在明显的特征吸收峰,且差别很大.经分析认为这些吸收峰是由分子的集体振动模式以及分子间相互作用引起,它们是农药分子的指纹吸收光谱,可以应用于分子识别中.本研究证明了THz-TDS技术应用于农药残留检测的可行性,表明其在农药残留检测中具有潜在的应用价值.     

基于耦合技术的单色光谱吸收法检测甲烷气体浓度

针对电子检测装置在甲烷气体浓度检测时存在易燃易爆等安全隐患,本文提出了一种基于光纤耦合技术的单色光谱吸收法检测甲烷气体浓度的方案。给出了单色光源的选择依据,设计了基于光纤耦合技术的单色光谱吸收法检测装置,提出了应用Matlab对甲烷气体浓度与输出电压两组数据进行线性拟合。通过输出电压预测出甲烷气体浓度,并检测了预测值与真实值的误差。实验结果表明,将光纤耦合技术应用于单色光谱吸收法检测甲烷气体浓度,可以在无电力介入的情况下对甲烷气体浓度进行实时检测,误差不超过2%。     

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。     

基于近红外光的无创血红蛋白含量检测系统设计

为了实现无创快捷的人体血红蛋白定量检测，为医生和病人带来方便，设计并实现了一套基于近红外光的无创血红蛋白含量检测系统，系统通过测量人体手指处的漫反射光谱，对血液中各物质浓度和光吸收度进行回归分析，从而定量检测血红蛋白含量，对实验对象的测量结果与标准值的相对误差在7％以下，实验结果说明该系统设计方案合理，能够用于人体血红蛋白含量的检测。     

用于ArF准分子激光器的CaF_2衬底性能的实验表征

对用于ArF准分子激光器的CaF2衬底进行了表征实验研究。采用分光光度计测量了CaF2衬底的透射光谱和反射光谱,利用激光量热法测量了CaF2衬底吸收,分别利用原子力显微镜(AFM)和白光干涉仪(WLI)测量了CaF2衬底的表面粗糙度,并计算了功率谱密度(PSD)和表面散射,最后分别测量了CaF2衬底的荧光光谱、红外光谱和拉曼光谱。激光量热法测量5 mm厚准分子级CaF2衬底的吸收结果为922×10-6。AFM和WLI测得的CaF2衬底表面粗糙度均方根值分别为0.22和1.24 nm,计算表面散射损耗分别为0.005%和0.25%。荧光光谱在紫外(UV)级CaF2衬底中检测到Ce3+等杂质离子。红外光谱和拉曼光谱在CaF2衬底表面没有检测到水气和有机污染物。实验结果表明,激光量热法可以精确地测量和评价准分子级CaF2衬底的吸收,表面粗糙度的测量结果需要与散射的实测结果综合起来进行评价,荧光和红外等光谱技术是检测CaF2衬底内部痕量杂质及表面污染的有效手段。     

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。     

基于光纤光栅的差分式甲烷气体传感系统研究

根据甲烷分子的光谱吸收特性,研究设计了一套基于差分吸收技术的光纤传感系统.系统以发光二极管(LED)为光源,折返式吸收池作为气室,利用光纤光栅的窄带滤波特性,用双光路实现了差分吸收检测.分析和实验表明,该系统具有可行性,可用于煤矿、天然气站等领域进行远距离气体含量的实时监测.     

一氧化碳气体检测仪的算法设计

基于红外光谱吸收原理,对一氧化碳的浓度检测进行研究。为了在不提高成本的条件下提高设备测量精度,采用二维拉格朗日插值算法对测量alpha表进行插值。实验表明,运用拉格朗日算法进行插值造成的误差在设备误差允许范围内。该方法在同样精度条件下,需要更少的采样点数,从而降低了设备成本。     

光纤气体传感检测技术研究

光谱吸收型光纤气体传感器可以实现对气体的准确、快速、高灵敏度的检测,结合原理和典型系统综述了五种检测方法,其中单波长光谱吸收检测、差分检测、谐波检测技术发展得比较成熟,并且开始应用在石油化工等领域,而光腔衰荡光谱技术（CRDS）和有源腔气体检测技术是近几年刚兴起的新技术,具有实际吸收光程长,检测精度不受光源强度及其变化影响的特性,是很有发展潜力的光谱吸收检测技术。     

可调谐二极管激光吸收光谱技术在探测灵敏度上的探讨

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的分析的一种技术方法.在对痕量气体的监测时一般会采取一定的措施去克服直接吸收型气体传感器的缺陷,提高检测精度.文中概述了TDLAS技术的研究现状,针对近年来国内外出现的基于可调谐二极管激光吸收光谱技术在减小系统干扰,提高探测灵敏度的技术措施,从系统结构处理,调制解调技术,检测装置的处理,检测信号的处理等多个方面作了深入的研讨.     

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.     

NH3的腔增强吸收光谱检测技术

为了研究腔增强吸收光谱技术是否能用于NH₃气体浓度的检测,采用扫描腔长的方法,以分布反馈式可调谐半导体激光器作光源,用两块高反射率平凹透镜（反射率约为99.9%,曲率半径约为1m）组成的光学谐振腔作吸收池,搭建腔增强吸收光谱装置。在34cm长的吸收池内测量NH₃气体分子在1.5μm附近的弱吸收谱线;通过不断增加NH₃气体浓度来改变腔内压强,每充入一次NH₃都测量并保存一次吸收光谱。通过数据处理,分析谱线宽度随气体浓度变化的关系以及吸收度随腔内压强增加的变化情况,发现都能呈现出良好的线性关系,并对残差噪声进行统计分析,得到了3.3×10-8cm-1的最小探测灵敏度。结果表明,高探测灵敏度的腔增强吸收光谱技术,可以实现NH₃气体浓度的测量,并能得到较好的探测精度。     

农田开放环境下CO_2浓度的激光在线监测

含碳温室气体浓度增加而加剧的温室效应是气候变化的主要原因。在线监测陆地生态系统中的CO_2气体浓度并分析CO_2通量,对了解局地气候及改善环境意义重大。设计了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的开放式CO_2气体监测系统,于2010年4月在中国科学院封丘农业生态实验站进行了小麦田间CO_2浓度的实时在线监测。连续监测结果表明:主要受植被光合作用的影响,田间CO_2浓度具有明显的日变化规律,基本特点是白天浓度降低,夜间浓度升高。系统不需要气体采样、监测范围广、灵敏度高、响应时间快、调校简单,为农田环境的CO_2浓度连续监测提供了有效的光学遥测方法。     

农药残留检测数据分析系统的研究

在进行农药残留检测中,会产生大量数据,为了对这些数据进行科学、准确的检测,文中基于层次化以及子任务查询方法建立了一个AMPRDD-HSI残留农药检测模型,设计了基于AMPRDD-HSI的农药残留检测数据分析系统ASPRDD-AM,这一系统能够对农药残留进行科学检测,并给出检验样品的农药残留情况.     

农药残留检测数据分析系统的研究

在进行农药残留检测中，会产生大量数据，为了对这些数据进行科学、准确的检测，文中基于层次化以及子任务查询方法建立了一个AMPRDD-HSI残留农药检测模型，设计了基于AMPRDD-HSI的农药残留检测数据分析系统ASPRDD-AM，这一系统能够对农药残留进行科学检测，并给出检验样品的农药残留情况。     

TDLAS技术气体检测二次谐波信号的仿真与分析

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术结合半导体激光器可调谐的特点及气体分子对特定波长能量光的吸收特性,凭借灵敏度高、响应时间短等优势广泛应用于气体浓度检测。TDLAS技术气体浓度检测包括波长调制、气体吸收、二次谐波解调等环节,吸收信号的二次谐波分量携带气体浓度信息,用于计算气体浓度。利用MATLAB对气体检测过程进行了信号仿真,并利用数字锁相放大算法提取了二次谐波信号,验证了二次谐波与气体浓度的关系。通过仿真分析了二次谐波信号随调制系数的变化关系,以便确定较佳的调制参数,为后续系统搭建与气体检测实验提供参考。     

气体浓度检测光学技术的研究现状和发展趋势

综述了近些年来国内外痕量气体浓度检测技术研究的最薪进展.首先对传统的非光学气体浓度检测技术作出了简单的介绍,包括超声波技术、气敏法、热催化法、气相色谱法、干涉法应用技术,被动检气管法,然后重点阐述了基于光谱学分析气体浓度检测技术的最新发展动态,其中分别对差分吸收光谱技术(DOAS)、傅里叶变换红外光谱技术(FTIR)、可调谐激光二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)、差分吸收激光雷达(DIAL)和拉曼散射激光雷达、激光诱导荧光光谱技术、激光光声光谱技术进行了详细介绍,最后提出了现代气体浓度检测技术的发展方向.