温室气体及碳同位素比值傅里叶变换红外光谱分析的温度依赖关系研究

为了研究温度变化对温室气体及碳同位素比值光谱定量分析的影响,首先从理论上分析得出温室气体浓度及13CO2值的定量反演主要取决于吸收系数,并研究了吸收系数的计算方法.其次结合HITRAN数据库,研究了温度对线强、展宽以及吸收系数的影响规律,结果表明:压强为1 atm(1 atm=1.013105 Pa)恒定条件下,温度变化时,吸收系数受线强变化的影响强于受展宽变化的影响.最后通过实验验证了温室气体和碳同位素比值傅里叶变换红外光谱(FTIR)反演的温度依赖关系,其中碳同位素比值受温度变化影响幅度最大,单位温度变化对13CO2值的影响为14.37.文中结果为高精度温室气体及碳同位素比值红外光谱监测装置中的温度监控系统设计提供了理论依据.     

基于红外检测的甲烷传感器中光谱吸收理论的研究

分子光谱理论是光谱吸收式光纤气体传感器的理论基础,对于光纤红外法检测有毒气体的浓度具有重要意义。根据朗伯-比尔(Beer-Lambert)理论,首先从甲烷(CH4)气体浓度的定量分析以及分子参数的理论进行研究,再通过分析CH4气体的吸收线得出其吸收系数α(v)的一般方法。由分析得当气体压强P<0.02 atm时多普勒展宽占优势,用高斯线型拟合吸收线;当P>0.l atm时碰撞展宽占优势,用洛仑兹线型拟合吸收线;当0.02 atm相似文献   

连续波激光衰荡痕量气体浓度测量系统的研究

介绍了一种新型的基于连续波激光光腔循环衰荡多组分气体浓度测量系统,并对设计过程中各主要器件的原理和作用进行了分析与研究.得出了七种特定峰值波长的光分别在对应浓度为100cm3/m3的七种气体中的衰荡时间,比较了不同浓度的同种气体对光的吸收特性,研究了光的衰荡时间、环路损耗与气体对光的吸收系数和气体浓度的关系,提出了一种气体浓度在线测量的新方法.     

采用Ziegler-Nichols-PID算法的激光红外多通池压强控制系统研制

为了实现CO₂气体同位素的高性能检测,研制了高精度、高稳定性的激光红外多通池压强控制系统。硬件方面,采用压强传感器连接于多通池前、后端,检测多通池内部气压,主控制器通过PWM信号,调控多通池前、后端比例阀导通状态,从而实现压强的闭环控制。软件方面,采用Ziegier-Nichols工程整定方法,完成对 P 、 I 、 D 3个参数的确定。结果表明:多通池压强为60 Torr(1 Torr=133.322 Pa)时,控制精度为±0.04 Torr。试验中,利用研制的多通池压强控制系统对13CO₂、12CO₂气体分子在4.3 μm吸收光谱进行测量。随着气体压强从0.026~0.066 atm (1 atm= 101 325 Pa),13CO₂和12CO₂气体分子吸收光谱的峰值随着压强增大而增大,吸收光谱宽度也随着压强的增大而增大。同时,利用红外气体检测系统对CO₂同位素丰度进行长达2 h的测量。CO₂同位素丰度均值为?9.081‰,测量值在?8.351‰~?9.736‰之间波动,最大偏差值为0.73‰。可以证明:该系统为红外CO₂气体同位素的高性能检测提供可靠保障。     

双波段红外可燃气体探测器的算法设计与实现

本文基于可燃气体吸收特定波段的红外光原理,设计了一款红外双波段可燃气体探测器。通过分析碳氢类可燃气体分子吸收特性,确定了可燃气体的吸收波长与参考波长,并完成了探测器的光路部分和整体硬件电路设计。通过在高低温实验平台内某一恒定温度下,配制8组不同浓度的气体进行标定,并记录下标定的数据,生成了探测器的检测浓度计算曲线。同时,通过对待测气体浓度为0状态下的多组不同环境温度测试,得出探测器受环境温度影响的特性,引入吸收参数H,并建立吸收参数H与温度的补偿表,实现了对因温度变化所引起的检测偏差的合理补偿。实验结果表明,该探测器的精度较好、响应快,高低温性能稳定,完全符合国家标准和设计要求。     

基于神经网络校正算法的酒精非接触测量方法

为了解决酒精气体测量过程中其他外界因素对测量浓度影响的问题,本文结合酒精气体在红外谱段吸收的特性以及BP神经网络算法的非线性处理方法提出了一种基于神经网络校正算法的酒精气体非接触测量方法.该算法考虑气体吸收过程中温度、湿度对光强的影响,把其作为神经网络的输入和测量参数一起进行训练,同时与常规的数据拟合模型算法进行对比实...     

相位法红外无损检测的传热学分析与有限元仿真

由于采用红外热源作为激励的无损检测受到材料对热源吸收特性的影响,将材料对红外波长的吸收系数引入到调制加热的红外无损检测研究中,建立并求解含有内热源的热传导方程,得到相位法表达缺陷信息方式,指出材料的吸收系数对温度变化有作用,对相位无影响.用有限元方法进行了三维热传导仿真,讨论了加热周期、调制频率对实验的影响,并给出结果及分析.     

中红外腔衰荡光谱技术的研究进展及应用

中红外基频指纹吸收谱具有吸收强、谱线宽且密集的特点。通常吸收红外光谱的气体分子在3000 cm^-1附近的中红外基频吸收强度比近红外吸收高约2个数量级,因此逐渐成为腔衰荡光谱(CRDS)技术的研究热点。简述了CRDS技术的工作原理及技术优势,介绍了中波红外CRDS技术特点并分析对比了近红外与中红外波段的CRDS技术差异,论述了基于中红外波段的CRDS技术研究现状,最后基于应用研究进展对其前景进行了展望。     

利用仿真技术从红外光谱中反演污染气体浓度的研究

;作为一种有效的大气污染气体遥感探测识别手段,傅里叶变换红外光谱仪已经得到越来越广泛的应用.当污染气体与背景存在温差时,红外光谱就能反映出污染气体的吸收或发射特征.目前,已有越来越多的人利用被动式傅里叶变换红外光谱仪进行大气污染气体的探测识别研究,而且也发展了许多由光谱提取目标信号的算法,但是这些方法大多是仅针对污染气体的定性研究的.利用仿真方法可以快速简便地计算出污染气体的浓度程长积,并可实现对遥感红外光谱的定量分析,且误差较小.     

光纤气体激光光源研究进展及展望(Ⅱ):基于粒子数反转

粒子数反转和受激拉曼散射是实现光纤气体激光器输出的最常见的两种基本原理。与光纤气体拉曼激光光源不同,基于粒子数反转原理的光纤气体激光器是通过气体分子振转能级的本征吸收跃迁实现激光输出。由于绝大多数气体分子的振转能级对应的激射跃迁谱线都在中红外波段,这种激光器的输出波长基本都在中红外波段。简要分析了基于粒子数反转原理的光纤气体激光器在产生中红外波段激光方面的优势,重点回顾了其发展历史与研究现状,并对下一步的发展趋势进行了展望。     

用于气体传感的一维光子晶体窄带红外发射光源

基于有限一维光子晶体表面电磁波理论,以探测CO_2为例,设计了一个中心波长为4.23μm,发射率大于99%,发射谱线半高宽FWHM=49.9nm的窄带准相干红外发射光源.采用传输矩阵方法对这种光源进行了理论分析,并用时域有限差分(FDTD)方法对器件垂直入射时的反射谱和稳态电场分布进行了数值仿真,仿真光谱特征和理论计算得到的结果吻合,证明了这种窄带红外发射光源的可行性.     

红外加热中物料内部温度场的数值分析

对红外加热技术中物料内部出现温度峰值的条件及响影因素作了探讨,采用了导热与辐射非稳态复合换热的一维模型,对红外加热均匀物性的干物料内温度场作了数值计算。结果表明,物料内部出现温度峰值的主要原因是辐射,并且只有在下列条件同时满足时物料内部才可能出现峰值;(1)表面存在投射辐射;(2)物料表面的透射率不等于零;(3)物料为半透明物料;(4)物料加热表面受到对流冷却,并讨论了物料的吸收系数,折射率,导热系数,换热系数,物料表面辐射特性对温度场的影响。     

杂质吸收对光子晶体滤波器设计的影响

为了研究杂质的吸收对光子晶体滤波器设计的影响,引入复折射率并利用特征矩阵法,计算了滤波透射峰的峰值和半峰全宽。滤波透射峰的峰值随杂质的消光系数增加而迅速减小,滤波通道透射峰的半峰全宽随消光系数增加而增大,滤波透射峰的峰值和半峰全宽都随吸收杂质的光学厚度的增加而减小。结果表明,设计光子晶体滤波器时,必须考虑杂质吸收这一重要因素,应选择消光系数小于0.002的掺杂材料,并且杂质的光学厚度应设计在2(λ0/4)左右。     

化学溶液分解法制备的Bi2Ti2O7薄膜的红外光学性质研究

采用化学溶液分解法在n-GaAs(100)衬底上制备了Bi2 Ti2 O7薄膜．利用红外椭圆偏振光谱仪测量了波长为：2.8-12.5μm范围内Bi2 Ti2 O7薄膜的椭偏光谱,采用Lorentz-Drude色散模型拟合获得Bi2 Ti2 O7薄膜的红外介电常数,并进一步计算得到折射率n、消光系数κ和吸收系数α,拟合计算得到Bi2 Ti2 O7薄膜的厚度为139．2nm.     

红外光谱法分析生产中回收高纯SiCl4中有机杂质

探索了遵义钛厂海绵钛生产中回收高纯四氯化硅新工艺中有机杂质的红外色谱分析方法.针对四氯化硅极易水解的特点,设计了一套密封取样装置,自制密封红外玻璃样品池,采用FT-IR FTS4000红外光谱仪,在4000～1000 cm~(-1)波段内对高纯四氯化硅样品测量得到红外光谱,通过与美国Merck公司标准品四氯化硅(99.9999%)红外光谱图对比,发现在2257 cm~(-1)未出现吸收带,可断定样品中不含有三氯氢硅.针对光谱图中3700～3500 cm~(-1)之间-OH的吸收带,选用与四氯化硅极性相似的化学物质CCl_4做基体溶液,用三苯基硅醇标准加入法实现了-OH基团的定量分析,相关系数r为0.9963,摩尔吸光系数ε=108 L·mol~(-1)·cm~(-1).     

MODIFICATION OF ABSORPTION SPECTRUM OF GaAs/AlGaAs QUANTUM WELL INFRARED PHOTODETECTOR BY POSTGROWTH ADJUSTMENT

IntroductionSince 1980s,the infrared detector based on inter-subband transitions in quantum well(QW)systems,called the quantum well infrared photoconductor(QWIP),has been studied and developed extensivelyand successfully[1].Quantumwell intermixing(QWI)tec…     

MODIFICATION OF ABSORPTION SPECTRUM OF GaAs/AIGaAs QUANTUM WELL INFRARED PHOTODETECTOR BY POSTGROWTH ADJUSTMENT

Quantum well intermixing techniques modify the geometric shape of quantum wells to allow postgrowth adjustments. The tuning effect on the optical response property of a GaAs/AlGaAs quantum well infrared photodetector (QWIP) induced by the interdifussion of Al atoms was studied theoretically. By assuming an improvement of the heterointerface quality and an enhanced Al interdiffusion caused by postgrowth intermixings, the photoluminescence spectrum shows a blueshifted, narrower and enhanced photoluminescence peak. The infrared optical absorption spectrum also shows the expected redshift of the response wavelength. However, the variation in the absorption peak intensity depends on the boundary conditions of the photo generated carriers. For high-quality QWIP samples, the mean free path of photocarriers is long so that the photocarriers are largely coherent when they transport across quantum wells. In this case, the enhanced Al interdiffusion can significantly degrade the infrared absorption property of the QWIP. Special effects are therefore neededto maintain and/or improve the optical properties of the QWIP device during postgrowth treatments.     

用红外光谱技术研究打蜡梨的红外光谱特性

采用CCD阵列光谱仪研究了打蜡梨的红外光谱特性。经分析,在655~660 nm波段,经过打蜡处理后的梨会出现吸收峰,而未经打蜡处理的梨则没有出现吸收峰;在610~620 nm波段,打过石蜡梨的红外图谱吸收峰峰高和未打蜡梨的红外图谱吸收峰峰高相当,而打过果蜡梨的红外图谱吸收峰远远低于未打蜡梨的红外图谱吸收峰。该结果表明红外光谱技术在打蜡梨检测中具有一定的可行性,同时也为进一步研究针对打蜡梨的智能化无损检测技术提供了参考依据。     

红外光谱技术在气体检测中的应用

根据气体在红外光谱区的吸收,可以采用红外光谱来检测气体的浓度.本文介绍了红外光谱技术在气体浓度检测方面的应用情况以及国外的研究进展.以甲烷和一氧化碳气体为例,描述了用红外半导体激光器或发光二极管结合红外光谱技术实现的气体探测系统.最后介绍了几种气体传感系统的实例.