基于可调谐半导体激光技术的机动车尾气中CO、CO2遥测

机动车排放尾气成为很多城市大气质量恶化的主要原因之一,机动车尾气遥测系统利用可调谐二极管激光吸收光谱技术及其计算机自动识别技术可以在不影响车辆正常行驶的条件下,在道边对机动车尾气成份中的CO,CO2进行实时遥测.实验表明,基于该技术的尾气遥测系统可以迅速、方便地获得大量机动车的实时尾气排放数据和车辆信息,从而快速筛选出那些高排放的车辆.该系统是传统尾气检测方式的补充.     

分子滤光红外成像技术及其在光电探测中的应用（特邀）

随着红外成像技术对时间分辨率、空间分辨率、光谱分辨率及光学稳定性需求的不断提升,四者之间的制约矛盾愈加激化。分子滤光器是一种具有梳状离散透射谱型的滤波器件,依靠分子能级跃迁对光波长的分辨实现选择性透射,其效果是光学的,机理是量子的,为该矛盾的解决提供了新的途径。基于分子光谱理论,给出了差量吸收型、磁致旋光型及多普勒调制型三类分子滤光成像技术的工作机理与理论模型,结合研究团队相关工作,分别介绍了差量吸收型分子滤光在机动车尾气遥感监测、磁致旋光型分子滤光在燃烧诊断以及多普勒调制型分子滤光在星载大气风场温度场遥感领域的应用,最后分析了三种机理滤光方法的技术特点与适用性。     

机动车尾气遥测技术和应用研究

机动车尾气已经成为很多大中城市的主要气体污染源之一,利用基于光谱学的遥测技术可以在不影响车辆正常行驶的条件下快速检测出尾气超标车辆.自行研制的尾气遥测系统结合了可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)和差分吸收光谱(DOAS)技术,实现了对尾气中CO、CO2、HC、NO和烟尘等污染物的实时测量,并同时识别牌照和采集车辆行驶信息.     

机动车尾气遥感监测数据中心平台的设计与开发

随着我国城市化建设的发展和机动车使用数量的提高,机动车尾气逐渐成为城市清洁空气的主要杀手。为有效改善城市空气污染状况,需对机动车尾气排放进行有效的控制和严格的检测。随着遥测技术的产生,在获得遥测尾气数据后,必须对检测数据进行有效安全的存储、管理及分析。针对机动车尾气遥感监测数据的存储、显示及分析处理的需求,建立了机动车尾气数据中心平台,实现对机动车尾气海量数据的存储管理以及Web监控查询平台的设计。     

气溶胶飞行时间激光质谱仪在机动车尾气检测中的应用

使用气溶胶飞行时间激光质谱仪(ATOFMS)对机动车排放出的尾气进行在线测量,在排放出的气溶胶单粒子中检测出包括钠、钙、CnHm等在内的有机和无机离子.实验表明可以用钙离子和一些典型的有机质谱峰作为监测机动车尾气的标记,同时说明了此装置实时在线测量机动车尾气成分的可行性,也可以为机动车尾气气溶胶粒子在大气气溶胶中的分配情况进行化学路径跟踪.     

排查尾气超标车启用激光电子眼

“只需0．7S，过往机动车的一氧化碳排放数值及车牌号就会立刻显示在电脑上，尾气超不超标一目了然。”近日，有3辆运用高科技手段的激光遥测监测车投入北京的大街小巷，对过往车辆的尾气进行实时监测，这是北京市第1次使用装有“电子眼”的高科技监测车替代传统的人眼“看”尾气。据市环保局有关负责人介绍，过去的尾气监测方式比较传统：由检测人员叫住被抽查的机动车先“靠边停”，然后用肉眼观看尾气排放是否超标。这种方式不但准确率受影响，而且还必须叫被抽查的车停靠下来，费时费力。近日启用的高科技手段不但准确率可以达到100％．而且过往车辆不用停车．可以做到“过l辆测l辆”。“20年内还将增加7辆进驻各主要街道对过往机动车尾气污染进行监测。”市环保局机动车尾气排放管理处处长冯玉桥告诉记者。新闻链接环保违章将进入交通违章查询系统。     

机动车尾气CO和CO2非分光红外遥测技术研究

利用分子红外光波段的吸收光谱特性，本文研究了机动车尾气CO和CO2的快速响应非分光红外(non-dispersion infrared)遥测技术，系统采用单个红外探测器测量CO、CO2和背景，微弱信号的检测采用光斩波器与锁相放大器的组合以及接收和发射一体的系统结构，克服了传统技术检测精度低、无法检测行进中机动车排放的尾气等缺点．本文还研究了静态条件下气体浓度和测量信号之间的关系，动态测量表明该技术可以完全非接触在线自动监测机动车行驶过程中排放的尾气．     

复合管是二极管的发展方向

本文介绍了几种新型复合二极管,包括变容二极管、开关二极管、二极管阵列、阻尼二极管、调制二极管和肖特基二极管等。     

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.     

基于量子级联激光的机动车尾气遥测系统设计北大核心CSCD

量子级联激光凭借其高灵敏度,高输出功率,窄线宽等特点应用于各类气体的遥感检测。本文采用波长调制光谱(WMS)技术设计了一种基于量子级联激光器的机动车尾气遥测系统。激光器的调制驱动信号由低频锯齿波和高频正弦波叠加而成,可有效抑制背景噪声,极大提高了检测灵敏度。系统以波长为632.8 nm的连续激光作为信标光,精确调节合束镜和反射镜之间的角度,保证信标光束与四台量子级联激光器发出的中红外激光光束同轴,实现光源可视化对瞄。光源穿过开放光路中尾气后的光强信号被红外探测器所采集并转换为电信号,经I/V放大后,通过锁相放大器将与被测气体浓度成正比关系的二次谐波分量提取出来,实现对一氧化氮、碳氢化合物、一氧化碳及二氧化碳四种尾气组分同时检测并避免相互干扰。经测试,系统探测信号与气体浓度表现出极强的相关性,系统动态测试的相对误差绝对值小于5%,检测光程可达16 m,至少满足三车道同时检测。     

可调谐半导体激光光谱火灾气体探测系统

基于火灾特征气体检测的火灾报警技术被认为是一种有着广阔前景的火灾早期探测手段,特别是利用光学吸收方法的火灾气体探测技术,除了能够提供高灵敏、低误报率的火灾报警外,还能够实现火灾的早期预警.提出了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的火灾气体高灵敏实时检测系统,采用光通信波段光纤耦合近红外分布反馈式(DFB)半导体激光器作为光源,利用两台激光器结合调制频率多路技术实现了火灾标志性气体CO,CO2的同时检测,对CO的最低检测限约为0.00375 mg/m3(3σ),能够满足火灾气体现场检测的需要.     

可调谐光纤激光器及其在光纤传感中的应用

综述了可调谐掺铒光纤激光器的工作原理、研究现状,分析了调谐中有待解决的主要技术问题。介绍了可调谐掺铒光纤激光技术在光纤光栅传感中的应用,提出了一种新的基于可调谐掺铒光纤激光技术的波长检测方案,指出了该系统目前存在的问题。     

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.     

光栅型可调谐掺铥连续光纤激光器研究进展

2 μm波长可调谐掺铥连续光纤激光器具有调谐范围宽、输出线宽窄和噪声低等特点,在激光雷达、遥感、光通信、光谱分析、环境监测及激光医疗等领域具有重要应用,近年来成为光纤激光技术领域的研究热点.文章首先介绍了可调谐光纤激光器中实现波长选择的各类光栅元件的基本结构及工作原理,涉及到的光栅元件主要包括闪耀光栅、体布拉格光栅和光纤光栅;其次重点阐述了基于光栅的可调谐掺铥连续光纤激光器在国内外的研究进展,最后对其未来的发展趋势做出展望.     

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术对开放式长光程大气CO2的测量

CO2是地球大气中第三大含量的痕量气体,对温室效应影响最大,主要来源于人类的日常活动,测量大气CO2浓度对了解地区CO2的周期性变化与气候变化的内在规律有重要意义。基于可调谐半导体激光吸收光谱（tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS）技术,系统选择CO2在2004 nm附近的吸收线,采用直接吸收光谱处理方法,对开放式长光程大气下的CO2进行了连续测量。通过与手持CO2测量仪的对比测量,二者的相关系数达到0.8371,二者的标准偏差为7.204 ppm,测量结果的变化趋势符合较好,证明了实验系统的可行性,为国内激光遥测CO2提供了一种重要的思路与方法。     

外腔调谐激光泵浦的差频中红外宽调谐激光光谱系统

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要的应用价值,非线性差频方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.报道了一种基于差频方法的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用两台近红外半导体激光器作为种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7μm中红外相干光源输出,最大差频输出功率约为1μW,对CH4基频吸收谱线的光谱检测表明,系统能够满足在中红外光谱区对气体成分进行高分辨、高灵敏、快速吸收检测的需要.     

基于激光吸收光谱多点瓦斯监测技术的研究

研究了可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术在煤矿多点瓦斯监测中的应用.分析讨论了基于光谱吸收原理的多点瓦斯实时监测系统的设计方案,TDLAS技术、分布式光纤传感技术和时分复用的信号检测技术相结合,实现多点气体浓度的光学传感.提出了在光路中嵌入标定池的方法来反演浓度.通过不同浓度的瓦斯气体对系统性能进行了测试,检测限低于60×10-6.研究表明系统方案可行,该技术具有实时、连续、非接触快速检测的特点,能够满足矿井瓦斯多点安全监测要求.关键诃: 激光吸收光谱;光纤传感技术;瓦斯;时分复用     

重复频率连续可调谐的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器

激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器因其高重复频率、短脉宽、高峰值功率等优点,在光通信、激光雷达、遥感监测、非线性频率变换、激光微加工等领域有着重要应用,然而目前Cr4+:YAG被动调Q激光器脉冲输出稳定性较差,而且重复频率调谐范围窄,限制了其在气溶胶的荧光分析、测距以及空间光通信等领域中的广泛应用。实验中采用预泵浦方式,在激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器中获得重复频率连续可调、稳定振荡的激光脉冲输出,重复频率连续可调谐范围为2 ~28 kHz,其单脉冲能量的不稳定性优于2.50%。其中,在重复频率为20 kHz时,获得脉冲宽度为2.431 ns,单脉冲能量17.6 J,消光比252:1的脉冲输出,其幅度不稳定度约为4.00%,重复频率不稳定度约为2.40%。此类宽频可调、稳定振荡的激光二极管泵浦的Cr4+:YAG被动调Q微片激光器有着广阔的应用前景。     

Optically Powered Pressure Sensor with Optical Fiber Link

An optically powered sensor for measuring pressure which is linked by optical fiber is developed in new scheme.Its pulse positio modulation(PPM)optical signal and op-tical supply power for electronics in probe are transmitted via a single optical fiber.The opti-cal power is carried by a 1300nm laser diode(LD)and the sensing data are carried by a 850nm LED.The remote ptobe uses all CMOS chips and particular modulations(PPM and PWM).Its electrical consumption including signal manipulation and LED driven current from optically converted is less than 100μW.The laser diode supplies 5mW optical power into fhe fiber.A Photodetector converts suffichently this power into electrical power to drive the whole probe operation.The optically powered distance gets up to 500m.The novel sen-sor combines optical fiber and electronies technology into a system.Because of using the prin-ciple of ratio measurement between measured and reference signals.as well as light feedback,the system is available with high reliab,outstanding accuracy and repeatability.