基于光声光谱的二氧化碳测量技术研究

光声光谱技术是一种以光声效应为基础,具有响 应速度快、测量时间短、检测灵敏度 高等优点的新型光谱分析检测技术,已成为一种快速、安全、可靠的痕量气体检测手段。本 文利用中心波长位于2.0 μm的分布反馈式可调谐二极管激光器作为 光源,搭建了二氧化碳(C O₂)光声光谱测量系统,实验中采用对样品气体加湿的方式,通过引入弛豫速率快的H₂O 分子 有效降低CO₂分子的弛豫时间,增加了CO₂气体的光声信号强度,提高了系统的探测灵敏 度。 测量中选取4998.35 cm－1处的CO₂吸 收谱线为研究对象,结合波长调制技术,对CO₂气体进 行了探测研究。首先通过对系统的评估,确定了系统的最佳调制频率和最佳调制振幅为785 Hz和7.586 cm－1。然后通过对一系列 不同浓度的CO₂-N₂混合样品气体在最优实验条件下的测 量研究发现,所测光声信号与CO₂气体浓度之间具有良好的线性关系,进而反演出大气中C O₂气体的含量,其浓度值约为3.82×10－4。最后利用此系统对 室外大气中CO₂含量进行了连续 24小时的连续实时测量,得到了CO₂气体在一天中的浓度变化情况,并利用Allan方差对系 统 的长期稳定性进行了分析,当系统平均时间为1000 s时,探测灵敏度 约为1×10－7,证实了系统具有良好的稳定性和探测灵敏度。     

使用短腔FP干涉仪测量氦氖激光器的谱线宽度

使用短腔FP干涉仪测量氦氖激光器的谱线宽度,通过对测试设备性能的了解和测试系统的改进,提高了测试的精度,获得了准确的结果。     

激光光声法测量红外光窗材料吸收系数的研究

本文介绍了以环形压电陶瓷片作换能器，利用激光光声技术测量经外光窗材料光学吸收系数的原理和方法，并用这种方法测量了几种红外光窗料的吸收系数，实验表明；激光光声法比激光量热法简单快捷，数据可靠，这在光窗片的生产测试中有其实用价值。     

强激光诱导NO分子的多光子光声光谱

以Nd∶YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发源,采用脉冲光声（PA）光谱技术,获得了NO分子在420.0～470.0 nm波长区间的激光诱导光声光谱,光谱由规则的振动序列组成。通过测量光声信号随激光强度的变化,确定了光声信号产生于NO分子经X^2Π（v″=0）→A^2Σ（v′=0,1）的双光子激发跃迁及X^2Π（v″=0）→E^2Σ（v′=2,3,4）,F^2Σ（v′=1,2,3）,R^2Σ（v′=0,1）的三光子激发跃迁,对应于双光子激发跃迁的光声信号比通过三光子激发跃迁产生的光声信号强,由此确定了以可见光作激发光源,采用光声技术对NO分子进行探测的最佳激发波长为452.4 nm或429.6 nm。以实验结果为基础,获得了NO分子A^2Σ,E^2Σ,F^2Σ,R^2Σ激发电子态的振动常数分别为2346 cm^-1,2342 cm^-1,2397 cm^-1,2381 cm^-1,与采用其他方法测量的结果符合得较好。     

远红外激光光声检测系统

本文报道一种新的远红外激光光声检测系统;给出应用该系统对十八种氨基酸和一种DNA粉末样品进行亚毫米波吸收率测量的初步结果。测量数据的最大均方根偏差小于4×10~(-4)。     

激光共振光声法检测香港空气中的乙烯污染

介绍利用亥姆霍兹共振光声池的激光光声光谱技术定量检测香港地区典型地点空气中的乙烯污染万分。     

基于声光调制的激光粗糙度测量技术研究

随着机械工件表面加工技术的日益提高,对高质量工件表面粗糙度进行实时、准确测量的需求越来越大。为了满足这一需求,该文提出了一种高精度,实时在线,非接触式测量的方法,建立了基于激光多普勒效应测量表面粗糙的数学模型。该模型中利用激光多普勒原理实现对纳米级微小位移的测量;采用声光调制的方法降低了系统噪声,提高了测量分辨力;通过光外差法的光路减小了外界干扰对测量精度的影响;信号处理过程中采用了高精度频率电压(f/V)转换电路和快速傅里叶变换(FFT)算法有效提高了系统的精度。实验结果表明,该系统用于工件表面粗糙度测量可行,且精度可达1‰。这表明该系统不仅可用来测量表面粗糙度,还可用来校准其他设备。     

用于水下声光通信的外差式激光多普勒振动计

基于外差激光多普勒原理,设计并实现了一套光纤结构的外差式激光多普勒振动计(LDV).在消声水池,对该系统的探测灵敏度、上行声光通信速率以及水面波浪的影响进行了测试实验.实验结果表明,系统最小探测声压达105.6 dBμPa;在平静水面,无误码情况下,声光通信速率可达5 kbits;在有小波浪的水面,导致部分探测信号丢失,采用扩频调制通信方式,无误码情况下,声光通信速率可达30 bit/s.     

用染色技术提高细胞的光声光谱检测灵敏度

为了提高细胞的光声光谱检测灵敏度和光谱吸收特性的区分度，对胎盼蓝染色的两种人鼻咽癌细胞株进行光声光谱检测，并与对应无染色细胞株的光声光谱进行比较。结果：(1)无染色组和胎盼蓝染色组的人鼻咽癌细胞(CNE-2、CNE-1)的光声光谱吸收系数大小规律是一样的：CNE-2、CNE-1；(2)染色的人鼻咽癌细胞的光声光谱吸收强度比无染色的明显增大，提高了光声光谱检测灵敏度，同时又提高了它们的光谱吸收特性的区分度。结论：用染色剂方法可以有效提高细胞样品的光声光谱检测灵敏度和光谱吸收特性的区分度。     

海杂波多普勒谱Hurst指数特性分析及目标检测

针对对海探测雷达面临的海面漂浮小目标检测问题,本文主要研究了海杂波多普勒谱Hurst指数特征的统计特性,并提出了一种基于多普勒谱Hurst指数的目标检测方法。首先,本文基于实测数据,详细分析了时间序列长度（脉冲数）、快速傅里叶变换频率点数、极化方式和海况等级对海杂波多普勒谱分形特性及多普勒谱Hurst指数统计特性的影响;其次,利用6种经典统计分布模型（高斯分布、瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布、K分布和KK分布）,验证了海杂波多普勒谱Hurst指数的最佳统计分布模型为对数正态分布,进而引入Log?t检测器,提出基于多普勒谱Hurst指数的恒虚警检测方法;最后,使用IPIX数据验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法具有较好的小目标检测性能和稳定性,且在VV极化数据中性能最佳。     

差动式光声检测及其应用

本文介绍了差动式光声检测技赤，设计出了适于这种检测的光声池。差动式光声检测就是采用两个性能基本一致的光声池串联地放在同一光路上进行检测.前面的光声池称为B池（参考池），后面的光声池称为A池（样品池）。为了消陈光声池的本底信号，利用A池本底信号减去B池本底信号，通过调节电路的差动式方法，使（A～B）池本底信号趋于零. 利用差功式检删技术，在CO2激光发射波长内测定了各种红外窗口材料及某些气体的吸收系数、硅烷磷烷的激光光声光谱及缓冲气体对光声信号的影响等。     

空气污染物氯乙烯、苯的激光检测

本文介绍用激光光声光谱法检测氯乙烯、苯等气体污染物以及激光光声光谱测污仪主要部件的研制。     

光学多普勒无创血流测量技术的发展与现状

基于光学多普勒效应的无创血流测量技术具有实时性、无需介质、非侵入式等性质,在临床医疗等领域存在着极大价值与应用前景。目前光学无创血流测量技术主要有激光多普勒血流测量技术、光学相干层析多普勒成像技术和光声多普勒血流测量技术。对这3种技术进行了原理分析,简述了其研究现状,并对这些新型技术的未来和发展进行了展望。     

光声光谱气体检测系统中光声池的仿真优化设计

针对特定场合对光声光谱气体检测系统中光声池特征频率的设计需求,利用有限元分析法,以一阶圆柱形共振光声池为研究对象进行声学模态仿真,获得了前8阶声学模态;仿真分析谐振腔、缓冲室的半径和长度对光声池特征频率和光声信号强度的影响。仿真结果表明：当谐振腔半径为3 mm时,谐振腔长度为120 mm,缓冲室的半径、长度分别为14.7 mm、60 mm是光声池特征频率在1 400 Hz附近的最佳尺寸。     

基于谱域光学多普勒层析技术的绝对速度测量

谱域光学多普勒层析(ODT)技术相对于传统的时域ODT技术,具有更快的成像速度和更大的测速动态范围.发展了基于谱域ODT技术的绝对速度测量方法,该方法综合运用多普勒频移和多普勒展宽信息实现多普勒夹角的确定,进而实现流体绝对速度的测量.给出了谱域ODT中计算多普勒频移和多普勒展宽的理论分析,并对毛细玻璃管内聚苯乙烯小球水溶液的流速进行了实际测量,实验结果和期望值能很好吻合.最后展示了该方法在老鼠脑部血管流速测量中的应用.     

用光声光谱法测量紫外光探测器的光谱响应

为了解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题,采用光声光谱的方法,以自制的高灵敏度光声探测器为标准探测器,建立了一套紫外光探测器的光谱响应测量系统,分别进行了理论分析和实验论证,取得了两种紫外光探测器的光谱响应的数据。实验结果表明,该测量系统结构简单、工作可靠、重复性好,在250nm~450nm范围内,能较准确地测量紫外光探测器的光谱响应曲线。这一结果对解决紫外光探测器的光谱响应难以准确测量的问题是有帮助的;该系统也适用于可见光探测器的光谱响应的测量和固体样品的光声光谱分析。     

基于差频激光源的微量气体光声光谱检测系统

在周期极化的铌酸锂晶体中混合1．5－1．6μm可调谐半导体激光和1.064μmNd,YAG调Q脉冲激光,得到3．35－3．66μm的连续可调谐窄线宽激光脉冲,平均输出功率达0.2mW,实验装置比OPO相对简单,紧凑,无振荡阈值,根据该差频发生器的输出特性,设计了共振频率可调的光声池和光声光谱检测系统,并首次利用该系统对低浓度的CH4样品气体进行了光声谱测量,实验结果显示了系统在微量气体测量方面的优越性。     

甲烷气体近红外光声光谱及痕量探测技术研究

介绍了一种基于1.653μm分布反馈式(DFB)半导体激光器的共振光声光谱系统.该系统具有结构简单、操作方便、价格低廉等优点.对光声光谱系统的响应特性进行了实验研究.对光声光谱系统进行振幅调制和波长调制两种方法进行了实验对比研究.并用此系统对室外空气中的甲烷(CH<,4>)进行了测量,探测灵敏度可达100 ppbv.