基于直角棱镜的光纤光度传感器

介绍了一种由两个相同直角棱镜构成的气室。利用其对光束摆动的不敏感性及对光束的反射特性，来提高气室工作的稳定性和检测灵敏度；分析了传感器中光束的传输特性，给出了光束的传输方程、单波长和双波长情况下光度传感器的测量方程；光束在气室内往返的次数N与过两个直角棱镜各自直角棱的对称面的间距d有关，通过调节间距d可选择所需测量灵敏度。测试结果表明，在低浓度测量时，这种光度传感器的灵敏度为普通单程吸收池灵敏度的N倍；在较高浓度时，仅在N为较小的几个值时，传感器的灵敏度与光束在气室内往返的次数N成正比，N较大时，光束在气室内往返的次数对传感器灵敏度的倍增作用减弱。基于直角棱镜的光纤光度传感器特别适合痕量物质的光度测量。     

直角棱镜棱脊不平度的检测方法

方位瞄准系统中,通常借助直角棱镜实现对惯性器件方位敏感轴的监测。直角棱镜棱脊不平时将会引起方位瞄准误差,通过建立棱脊不平度对方位瞄准精度影响的数学模型,推导出了精确的矢量表达式,给出了目前常用的棱脊不平度测量原理及其工程实现手段,在此基础上,提出了一种基于斜方棱镜进行棱脊不平度检测、标定的新方法,分析了测量原理及影响测量精度的重要误差源。基于自研斜方棱镜装置,搭建测试平台,实验结果表明,装置沿棱脊方向的水平状态对测量精度影响较大,经标定后的系统,测量精度可以达到10以内,具有操作高效、简便等显著优点,对于提高方位瞄准精度,有着非常重要的现实意义。     

基于散射法原理的能见度及气溶胶消光特性测量分析

气溶胶是指悬浮在大气中的各种半径为0.01～20μm的固体和液体粒子,它们对光的影响表现为散射和吸收,是致使大气中光波传输时能量损失的原因之一.介绍了两种测量大气气溶胶光散射特性的仪器,前向散射能见度仪和三波长积分浊度计,通过在合肥地区系统的测量,获得了该地区大气能见度和气溶胶消光的统计特征,为有关光学工程试验提供了科学依据.对比分析了两种设备测量结果,为提高探测精度,将两种仪器的测量结果放在一起进行了研究,获得了满足特殊试验要求的第一手数据,夏秋两季的能见度较高时,平均能见度的最大值超过10 000 m.实验结果对于大气环境评价和辐射气候效应及有关光学试验有重要的参考价值.     

微脉冲激光雷达测量大气水平能见度

为了改进乃至革新大气能见度的探测技术,探索新型、快速、准确测量大气能见度的方法,采用自行研制的能见度微脉冲激光雷达,进行了水平大气能见度测量实验,并同已经商品化的能见度仪NQ-1进行了同步对比测量。实验结果表明,在水平能见度较差时,微脉冲激光雷达和能见度仪具有很高的相关性,相关系数达到了0.88;在水平能见度较好的时候,相关系数保持在0.73以上。说明能见度微脉冲激光雷达系统可以应用于大气能见度的探测。     

一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束棱镜设计

为了节省冰洲石晶体材料、并实现偏光棱镜光路的直角分束，采用冰洲石晶体与氟化钡晶体二元复合的方案，设计了一种冰洲石-氟化钡紫外直角分束偏光镜。以波长为265.6nm的紫外光为例给出了设计实例。从理论上分析了入射光经过该偏光棱镜后，e光、o光的分束角和光强分束比随入射角及入射光波长的关系，并通过计算软件作出关系曲线图。结果表明，该偏光棱镜分束角与直角偏差小，e光、o光的光强分束比约为1:1；在240nm~400nm的波段范围内，垂直入射对应的直角分束偏差小于1.0°，光强分束比与1的偏差在0.02以内，具有较宽的光谱适用范围。该研究对直角分束棱镜的设计、制作以及实际使用提供了有价值的参考。     

用激光传感器测量低于10^—6气体浓度

周期极化铌奶酪锂（PPLN）的差频振荡为开发一氧化碳（CO）之类微量气体实时浓度测量的小型激光传感器提供了1．6μm波长的红外辐射。德克萨斯州休士敦赖斯大学的K．Petrov和航空航天局约翰沙航天中心（JSC）的J．Graf等在7月27日北弗吉尼亚州塔霍湖举行的国际环境系统会议上介绍了这种光谱系统和测量CO浓度的初步结果。该系统可以0.001×10-6和0．6％绝对精度测量环境大气中0.1～10×10-6范围的CO浓度。可用于载人航天器空气质量的评价。两束相互作用光束（泵浦和信号光束）在一块合适晶体和非线性差频振荡过程中混合，产生红外空闲…     

定电位电化学气体传感器在环保中的应用

本文论述了定电位电化学气体传感器的工作原理、特性及其在环保中的应用.定电位电化学气体传感器适用于各种有害气体报警装置与气体监测仪.     

基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析

为了研究航天偏振辐射计的偏振测量精度,从偏振参量的反演过程出发,结合偏振辐射定标的方法,得出Wollaston棱镜安装角度误差和因加工工艺等造成的光束非正交的角度误差对偏振测量有一定的影响。结果表明,在角度误差一定的前提下,偏振度测量误差随入射光偏振态的变化而变化;当Wollaston棱镜角度误差都控制在0.1°内,偏振度测量精度满足航天偏振辐射计的指标要求。     

前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度,确定大气的消光系数,进而获得大气的能见度值。基于上述原理,考虑雾天大气散射特性,研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较,给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

前向散射型能见度仪的研制

前向散射能见度仪测量前向散射光强度,确定大气的消光系数,进而获得大气的能见度值。基于上述原理,考虑雾天大气散射特性,研制了一台前向散射能见度仪样机。通过样机室外雾天散射光强测量值与实地能见度值的比较,给出之间的修正计算公式。样机还在外场与国外同类仪器进行了实测数据对比实验。     

用光学粒子计数器测颗粒物质量浓度和能见度

2001年夏季和冬季，在北京市大兴区榆垡镇，利用光学粒子计数器、能见度仪和颗粒物质量监测器对近地面大气气溶胶粒子数密度、大气能见度、颗粒物质量浓度(PM10、PM2．5和PM1．0)等进行了联合观测实验，取得了大量相关资料．本文通过对不同尺寸大气气溶胶粒子的数密度与颗粒物质量浓度及大气能见度的多元线性回归分析，给出了利用粒子数密度计算PM10、PM2．5、PM1．0和大气能见度的经验计算公式．     

消光棱镜气室气体检测特性分析

在消光法气体浓度检测中,使用了两个相同的直角棱镜增大透射光束在气体中的光程,利用其对光束的全反射特性提高了气室的检测灵敏度;使用凸透镜对旁轴光束聚焦,解决了二次测量中输出光束平移问题;给出了旁轴光束条件下光束的传输特性方程及灵敏度的定性表达,并对灵敏度进行了仿真分析;使用单波长测量法对气体浓度进行了计算,并分析了系统误差。     

基于无线传感网络的瓦斯监控报警系统

该文设计了以CC2430为核心的无线传感网络的瓦斯监控报警系统。该系统通过放置大量的无线传感器网络采集节点,实时进行节点处瓦斯浓度的采集和换算,并通过模糊PID控制实现节点附近的瓦斯浓度的智能化控制。     

大气能见度与湍流同步测量系统的软硬件协同设计

为了探测和研究大气能见度与湍流特征,应考虑大气湍流气团运动与气溶胶粒子之间存在的复杂关系。但传统测量仪器只能单独测量能见度或者大气湍流,忽略了二者之间的相互作用。基于布格-朗伯定律与光强起伏原理,设计并实现了大气能见度与湍流同步测量系统。实测结果表明系统可用,与同行业已有仪器测量结果相对误差为6.7%。相对于传统仪器,其设计更为简捷,成本更加低廉。     

光纤气体传感网络的研究进展

光纤传感网络是一种重要的传感网络。将国内外现有光纤气体传感器网络的多址技术归纳为:频分多址、时分多址、波分多址和码分多址等四类。前两类受铌酸锂调制器的消光比及偏振相关性能的制约,且存在无法多点同时监测、系统损耗较大等缺陷。采用波分多址技术的网络,其损耗及监测点间串扰均较小,但受到待测气体吸收峰位置和强度等因素制约,且成本较高。采用光码分多址技术的传感网络,可同时检测位置与浓度信息。该网络采用环行器代替耦合器降低损耗,还可利用全光缓存技术数十倍增加气室有效长度。此类网络将成为气体传感网络发展的重要方向之一。     

用于大气消光系数测量的组合棱镜吸收池设计

基于两棱镜组合的光学特点提出了一种改进的光振荡装置。该装置由四个直角棱镜组成,通过调节棱镜间的相对距离和位置,可以改变基线长度和振荡次数,使光线在光振荡装置中实现立体分布,达到增加光程的目的。通过测量输出光强度,得到大气消光系数和能见度;对实际应用中激光器发散角所引起的光传输过程中光斑直径随光程增加而增大的情况进行了数值模拟,并分析了不同能见度对应消光系数及不同光程的光强衰减比,为探测器的选取提供参考。     

基于光声光谱法的光纤气体传感器研究

论述了光声光谱信号的产生。提出用光纤相位传感器代替传统的微音器检测光声信号 ,讨论了光纤中光波的相位变化与光声信号的关系。设计了光学长程结构 ,有效增加了对光功率的吸收。用染料激光器作光源对SO2气体浓度进行测量。实验表明 ,最低检测灵敏度可达 1 2× 10 -10 。由于采用光谱技术与光纤技术相结合 ,使研制的传感器具有较高的灵敏度 ,信号的传输通道具有强的抗电磁干扰及防燃防爆能力。气体探头体积小 ,响应速度较快。信号处理电路具有较强的抑制噪声干扰能力。该传感器及其系统在灵敏度、精度、响应时间等性能指标上达到了检测气体含量要求