基于吸光度的波长筛选方法用于近红外光谱定量模型的优化

建立一种基于吸光度的波长筛选方法,以近红外光谱测定中成药制剂的多糖含量为例,对模型优化效果进行验证.考虑模型稳定性,在计算机平台上搭建一种新的样本集划分框架,基于吸光度筛选出最优波段为400~1882&2072~2364 nm,建立偏最小二乘(PLS)模型得到的SEPAve、RP,Ave分别为27.13 mg L-1、0.856,与全扫描谱区(400~2498 nm)的PLS模型预测效果做比较.结果表明,基于吸光度的波长筛选方法,可以优选出高信噪比波长,从而提高了近红外光谱定量模型的性能.     

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的甲烷/空气预混平焰炉温度测量

燃烧场温度的测量对于燃烧诊断具有重要意义。开展了基于可调谐半导体激光吸收光谱 (Tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)的在 线测温方法研究,基于双光束分时扫描技术,实现了双激光器协同工作与燃烧产物水汽 7154.35 cm$^{-1}$ 和7467.77 cm$^{-1}$两条吸收谱线的同时测量,并利用双线积分吸光度比值关系完成温度的精确反演, 满足燃烧场温度在线检测应用需要。开展了针对甲烷/空气预混平焰炉火焰温度的实时检测实验研究, 并与热电偶进行了测温对比分析,两种方法的测量具有较好的一致性,相对误差小于3.8\%,验证 了TDLAS技术对燃烧场温度非侵入式快速测量的可行性和可靠性。     

基于激光双吸收谱线的氨气温度测量研究

选择性催化还原(SCR)是燃煤发电中降低NOx排放使用最多的技术,化学还原反应中氨气(NH3)温度是闭环控制SCR过程的关键参数之一。提出了一种基于激光双吸收谱线的氨气温度测量方法,实现SCR过程化学反应温度实时监测。利用HITRAN08数据库,选取一对氨气的吸收谱线6605.1042 cm-1和6605.1901 cm-1,理论推导了两条吸收谱线的强度比与温度的关系。实验结果显示,在80～160 ℃温度范围内,温度测量的线性误差为0.89%(平均值),最大波动为3.5%,为下一步高温测量氨气浓度和温度测量奠定了基础。     

红外光谱法测量复热玉米油的吸光度

通过对未加热和反复加热的玉米胚芽油进行红外光谱研究,得到了快速测量复热油吸光度光谱的方法。记录不同加热时刻的同种复热玉米油的傅里叶变换红外光谱,结合红外光谱分析法得出复热玉米油红外光谱特征峰曲线,从而快速、准确地测量复热玉米油的吸光度光谱,同时建立了2920cm^-1处特征峰吸光度与加热时间之间关系的数学模型。此方法可作为市场复热食用油的快速筛查,也可为地沟油检测方法的建立提供依据。     

小型化燃煤电厂逃逸氨气激光测量仪

为了准确测量高温下逃逸氨的体积分数, 采用可调谐半导体激光吸收光谱技术、波长调制光谱技术(WMS)和长光程技术, 开发了一套高温小型化的逃逸氨气测量仪; 为了减小逃逸氨气的吸附效应和提高探测灵敏度, 研制了新型高温长光程样品吸收池。在前期研制的激光驱动模块基础上, 采用74HC4046锁相环芯片作为可调正弦调制信号源, 以EPM7064为移相和倍频逻辑控制芯片, 同时采用两片AD630作为一次解调(WMS-1f)和二次解调(WMS-2f)同步解调乘法器, 实现了吸收信号的1f和2f同步解调。此外, 以STM32F429为主控制器, 将解调滤波后的信号输入到AD7606进行模数转换, 并进行数字滤波和体积分数的反演。结果表明, 氨气体积分数与WMS-1f幅值、WMS-2f幅值以及同步解调WMS-2f/WMS-1f归一化幅度值的线性拟合系数分别为0.998, 0.997以及0.998;Allen方差表明在优化时间228s时, 其测量的体积分数最低为0.496×10-6, 在体积分数为20×10-6~100×10-6范围内测量误差小于±2%。该测量仪可以为燃煤电厂氨逃逸的高温测量提供高精度的原始数据。     

基于中红外DFB-ICL的氨气传感器设计

氨气是主要恶臭物质之一,为了实现工业环境污染源中氨气排放的连续监测,研制了中红外激光气体传感器,与传统近红外氨气传感器受干扰气体影响较大不同的是,该传感器采用中红外分布反馈结构的带间级联激光器(distributed feedback inter-band cascade laser, DFB-ICL)为光源,工作波长在3 μm附近,避免了水和CO2干扰气体的影响,同时以空芯光波导（芯径1 mm、长度5 m）做气体池,采用自制多通道数字锁相放大器,同时解调1f和2f谐波信号,实现免校准测量,获得了传感器的梯度实验结果,线性度高达0.99917,不确定度高达0.9%。Allan方差评价结果显示其稳定性非常出色,在最佳积分时间167 s时,本传感器的检测限低至9.7 ppb。     

基于紫外吸收光谱法的水中氨氮浓度测量方法研究

氨氮是水中常见的污染物,是各类水质检测重要 的指标。水中氨氮含量超标会影 响水生植物、动物的生长,导致水体环境恶化,水环境受到污染。因此,加强水中氨氮 的监测尤为重要。本文基于紫外光谱检测技术,搭建了水中氨氮浓度紫外光谱检测系统。 通过检测系统将液相氨氮转换为气相氨气,获得氨气在 190-235nm波长间的紫外吸 光度,并分别采用傅里叶滤波和傅里叶变换两种数据处理方式对吸光度信号进行分析。 结果表明,经傅里叶滤波后氨气的吸光度在190-235nm波长间存在明显的周期性的峰 值,周期约为4nm,随着氨气浓度的增加其吸光度峰值也增大。通过最小二乘法拟合 发现,氨气的吸光度和浓度之间存在着良好的线性关系,相关系数为0.99814。经傅里 叶变换后的吸光度信号在频域中存在特征频率,通过拟合发现,振幅强度与氨氮浓度之 间同样存在线性关系,相关系数为0.98686。实验证明可以根据氨气吸 光度获得氨氮的 浓度,为水中氨氮浓度的检测提供了新的检测手段。     

全自动生化分析仪吸光度测量的对数放大电路设计

文中主要阐述了两种全自动生化分析仪吸光度测量的对数放大电路,通过实验数据和计算推导出了对数放大电路的数学表达式。实验证实了这两种电路都能够很好地完成对数放大运算功能。对比二者的数据得出结论:log114的对数放大电路运算精度更高,能更好地实现我们的目标。     

基于激光吸收光谱技术的火焰温度二维检测研究

为了实现燃烧场温度的高精度测量,将可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)与计算层析技术(CT)进行结合建立了 TDLAT温度测量系统.选用中心波长为1 388 nm和1 343 nm的DFB激光器,在10 kHz的扫描频率下利用32光路CT测量单元对三喷口燃烧器的甲烷预混火焰进行吸光度测量,并对激光吸收结果进行了二...     

可调谐半导体激光吸收光谱学测量甲烷的研究

甲烷是天然气和矿井瓦斯等多种气体燃料的主要成分,由于其易燃易爆的特性,瓦斯爆炸一直困扰着天然气站和煤矿的安全生产.可调谐半导体激光光谱(TDLAS)技术是近年来发展起来的一种新型的气体检测方法.它具有灵敏度高、精度高、选择性强、响应快速等突出特点.波长调制光谱(WMS)技术是TDLAS技术中一种重要技术.利用WMS技术检测在大气压下、浓度从0.04%至10%的甲烷气体的二次谐波(2f)信号,并证明了在该浓度范围内2f信号幅值正比于甲烷的浓度,为工业中甲烷气体的浓度监测提供了一种新的检测方法,并为集成甲烷监测仪器提供了理论及实验的依据.     

基于ATmega8的猪舍氨气自动排气装置的设计

针对猪舍中氨气积累和排放等问题,提出了一种新型的智能化解决方案。根据组网传感器检测的猪舍内氨气浓度,自动开启和关闭排气风扇,使猪舍内氨气浓度维持在一定水平内,为猪的生长提供一个优良环境。     

基于可调谐半导体激光吸收光谱的大气水汽检测方法研究

用激光吸收光谱方法对大气水汽浓度检测进行了研究。采用窄线宽的半导体激光器作光源,通过直接吸收光谱技术来反演气体浓度。低阶多项式对直接吸收信号进行基线拟合以消除光强波动获得吸光度曲线,再用非线性拟合Levenberg-Marquardt算法进行线型拟合获取积分吸光度,从而根据HITRAN数据库中或实验室测定的吸收线强和展宽系数等参数来进行水汽浓度的直接反演。选取了1.4 附近的两条水汽吸收线进行了浓度检测验证和分析。     

基于全因子实验的激光打孔参量与吸阻关系分析

激光打孔可以改善烟支的总通风率和吸阻等指标,满足消费者对烟支的感官质量体验。为了获得最佳的激光打孔参量组合,在吸阻指标固定的前提下,采用全因子试验方法,探究出激光打孔参量与吸阻的关系方程。结果表明,脉冲宽度较另外两个因子（功率与布孔偏量）对吸阻的影响更为显著;在3个因子同时变化一个单位的情况下,脉冲宽度对吸阻的影响最大,大约是功率和布孔偏量的10倍;为使吸阻变小,应该让3个主效应因子尽可能大;功率与布孔偏量的交互作用对于吸阻的影响相对于其它因子之间的交互效应要显著得多。该研究为吸阻的质量管控提供了统计学依据,这种试验分析问题的方法也为其它类似的试验提供了借鉴。     

基于可调式模拟激光脉冲的激光告警器在线检测仪

针对目前军用激光告警器性能参数的检测方法效率低、操作复杂的难题,提出一种可调式模拟激光脉冲检测技术。通过控制激光源在半球面上的位置,调节其脉冲功率、波长和调制频率等参数,模拟实际环境下来袭目标的光谱特征,实现了激光告警器的在线性能检测。其优点是采用机电一体化技术实现,较传统方法提高了检测效率。     

基于可调谐半导体激光吸收光谱的CO检测仪设计

为了能够实时检测出矿井下一氧化碳(CO)浓度,减少煤矿中毒事件,设计了采用可调谐半导体激光器的CO检测仪。采用波长调制光谱(WMS)与可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)相结合的气体检测技术,将检测信号从低频区域搬到高频区域,然后采用相关技术完成谐波信号的提取,从而检测出CO浓度。实验结果表明,检测下限达到12ppm,能够检测矿井下CO浓度。     

燃煤电厂波长调制激光吸收光谱氨逃逸测量系统的参数优化研究

基于波长调制激光吸收光谱(WMS)技术的气体浓度测量系统是燃煤电厂氨逃逸监测的主要手段。调制深度的选择是影响波长调制激光吸收光谱测量信噪比的关键,设计NH₃分子吸收光谱调制参数优化的数值仿真试验,研究发现在200℃伴热条件下,WMS测量系统的最优调制深度为0.238 8 cm^-1。在-20～500℃的宽温度范围内,随着温度的提高,最优调制深度接近线性的降低,最优调制深度a_m与摄氏温度T之间的关系可以用公式a_m=0.291 8-3.265 14×10^-4T+2.282 14×10^-7T²精确地描述,该结果对燃煤电厂氨逃逸监测系统的调制参数优化具有重要的指导意义。     

基于氧化锌涂层无芯光纤的氨气传感器研究

为实现大气污染物中氨气(NH₃)的快速、准确测量,本文提出了一种基于氧化锌(ZnO)涂层单模-无芯-单模(SNS)光纤结构的高灵敏度NH₃传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH₃后自身折射率改变,进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH₃体积分数与谐振波长偏移量的关系,最终实现了NH₃体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真,仿真结果显示：当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时,60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器,其在NH₃体积分数为0～42.0×10^-6环境下的灵敏度相差不大,这主要是由ZnO对NH₃的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×10