乙炔气体浓度的TDLAS在线监测

介绍了利用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术实现乙炔浓度在线监测的研究。该系统通过复合调制信号调制近红外分布反馈式二极管激光器（DFB LD）作为光源,光纤耦合器将激光分为两束,分别通过0.5 m封闭短光程气体吸收池和参考光路,双路接收采集含有气体浓度信息的测量光信号和参考光信号送后级处理,应用快速傅里叶变换（FFT）得到含有气体浓度信号的各次谐波检测分量,实现乙炔浓度信息反演,其中多次平均、数字滤波及背景扣除等数字信号处理技术被用于提高系统信噪比。通过理论分析和试验系统实验证明,该系统在软、硬件上的设计可以满足乙炔气体的在线监测,且系统体积小,光路调试和标定简单,便于实际应用。     

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.     

基于TDLAS的气体温度测量

介绍了基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的气体温度测量原理,选择了1对O2吸收谱线13 163.78 cm-1和13 164.18 cm-1,理论计算了此谱线对线强比值R与温度的关系,在搭建的高温实验装置上实现了O2温度和浓度的同时测量,并分析了压力对温度测量的影响。实验结果表明:在823~1 323 K内,温度测量的线性误差为0.65%。最大波动为±15 K,压力变化对温度测量的影响可忽略不计。     

新型非分光红外多组分气体分析仪的研制

为解决国内气体分析仪器稳定性差、测量精度不高等问题,研制了一种基于非分光红外吸收原理的气体分析仪的硬件电路设计和数据处理方法,它采用电调制红外光源,热释电红外探测器、低功耗单片机数据采集、嵌入式系统实时监测等先进技术,实现对SO2和NO气体的连续自动分析.     

基于跨波长调制和直接吸收光谱的宽量程多气体检测方法

针对可调谐半导体激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)在煤矿、石油化工领域进行气体浓度检测时,遇到的高精度、宽动态范围需求,采用时分复用的方法,将直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)和波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术的优势相结合,完成了高精度、宽量程和免标定多气体检测系统的设计。设计激光器的驱动为线性扫描输出和叠加不同高频调制扫描输出的周期信号,用于完成高低浓度反演算法的时分复用计算,通过实验优化选择检测气体的吸光度拐点,实现对气体浓度的高精度、宽量程检测。在室温和常压下,通过实验分别对CH₄、CO和C₂H₂三种气体体积浓度进行检测,确定了两种算法最佳拐点吸光度约为0.026 cm^-1。系统对CH₄、CO和C₂H₂三种气体体积浓度的检测量程分...     

利用TDLAS技术的多点甲烷气体全量程监测

甲烷气体是一种对人体和环境有严重危害的气体,特别在煤矿、天然气罐、气站和石油化工等安全生产领域,对甲烷气体的泄漏监测至关重要。利用可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）,选择1 653.72 nm波长作为甲烷气体直接吸收检测的中心波长,使用微透镜设计了14 cm光程吸收池建立了一套浓度范围为0~100%全量程甲烷在线监测系统,利用分束器分成多路对不同位置进行监测,通过小波变换对吸收信号进行降噪处理,提高信噪比,使系统的最低测量极限达到335 ppm （1 ppm=10-6）,并将自行研制的多点全量程激光甲烷传感器与商用红外甲烷气体探测器进行对比实验,结果表明:该系统具有测量稳定性好、测量范围大、响应速度快、免调校、测量探头本征安全、低成本等优点,完全有能力满足各行业的使用需求。     

基于直接吸收峰峰值标定的气体浓度反演方法研究

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术利用了半导体激光器可调谐和窄线宽的特性,具有高选择性和高灵敏度,可以在气体成分复杂、高温等恶劣环境下准确测量CO2.基于TDLAS的扫描波长直接吸收(SDAS)技术是常用的气体浓度反演方法,针对该方法反演气体浓度时采用的吸光度积分法需要准确获得频域信息,从而导致系统结构复杂的问...     

一种用于激光屈光术的新型激光光斑调制系统

激光光调调制装置包括－高分辨率的微镜阵列,后者由许多独立编址并且可移动的微镜构成。微镜在打开位置反射部分光束到角膜,在关闭位置反射光束偏离角膜。针对一系列的预定模式进行编程后,计算机可控制某些微镜移动到打开位置,而其它的微镜处于关闭位置。每个消融模式叠加起来构成矫正角膜折射率偏差的形成。并且由于微镜阵列的高分辨率,此形线非常平滑,这对减轻激光屈光术后的角膜浑浊程度是有利的。     

一种嵌入式中红外甲烷检测系统的研制

为了实现检测系统的便携化、小型化和较强的数 据处理能力,结合ARM 11嵌入式处理器和 LabVIEW数据处理平台,设计并实现了一种嵌入式中红外差分甲烷检测系统。在软件方面, 选用S3C6410 作为主处理器、WinCE作为嵌入式操作系统,采用Platform Builder工具对该系统的内核文 件进行裁剪定 制以及移植安装;采用具有较强数据处理能力的LabVIEW作为数据处理平台,通过Touch Pan el模块编写 并生成可直接运行于WinCE系统的应用程序来处理传感信号。在硬件方面,选用双通道集成 传感器IR12GJ, 其输出的两路传感信号经前端电路放大和滤波处理后,由数据采集卡对其进行采集并传输给 LabVIEW软 件程序,经数据处理后获得甲烷浓度。基于所集成的系统,开展了气体标定、误差测量以及 系统稳定性实 验。实验结果显示,本系统对甲烷气体浓度的检测范围为0~6.5%,对 12种气体样品的相对检测误差小于 10%。对浓度为0.5%的气体样品进行了长达4小 时的稳定性检测,除个别突变点外,最大误差为8.3%。本 文所设计的检测系统结合了嵌入式系统体积小以及LabVIEW数据处理能力强的优点,从而具 有较好的应用前景。     

一种利用多元化相关探测技术实现的红外激光报警装置

利用多元相关探测技术实现的红外激光报警装置由光学探测系统、信号放大与处理系统及显示报警系统三部分组成。其中,光学探测系统主要包括光学聚焦系统、多种滤光片及PIN光电二极管等;信号放大与处理系统主要包括阈值发生器、阈值比较器、前置放大器、主放大器、相关处理器、模数转换器及8031单片机等;显示报警系统主要包括声告警器、光显示器及相应的存储电路等。文中还详细介绍了探测器的基本原理,装置的基本结构及其主要技术指标,讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。     

电涡流传感器燃气实时控制系统设计

燃气系统在工业、国防及人们日常生活中具有广泛应用.针对燃气系统的空烧现象,利用电涡流传感器和单片机设计了一种燃气节能控制器,以便在系统使用过程实现燃气的实时控制.它克服了目前燃气控制器使用不便,易损坏,使用寿命不长等缺点,具有极高的经济效益和社会效益.     

一种高性价比小型生化分析仪用分光光度计的研制

为了克服传统分光光度计中棱镜和凹面光栅等分光器件的光谱分光效率低、分辨率不高和光通量小等缺点,采用平面光栅作为色散器件,采用线阵电荷耦合器件(CCD)结合外设互换(PCI)总线高速数据采集卡作为光谱检测系统,并且利用虚拟仪器技术成功研制了一款高性价比小型生化分析仪用分光光度计,同时自制了一套交叉非对称式(CT)型单色仪作为该分光光度计的分光装置。通过实验证明,该小型分光光度计可以实现紫外和可见光波段吸光强度为1000(a.u.)的探测,光谱测量范围可达300~800 nm,波长分辨率可达1 nm,波长重复性优于0.5 nm,在波长为360 nm处的杂散光小于0.5%,波长准确度优于±0.5 nm。相比其他同类分光光度计,该分光光度计不仅具有后分光、光谱多通道并行分析等优点,同时能优化光路成像系统,提高光谱测量准确度和降低成本。     

一种新型谐波检测原理分析

介绍了一种新颖的谐波检测原理.采用时域坐标变换方法,提取出系统谐波分量和负序分量的信息.采用软件锁相环(PLL)实现坐标变换的同步.这种方法不需要进行频谱分析.易实现.仿真实验证明了这种谐泚栓测具有很好的检测效果.     

信号分析实验仪的研制与实验教学

本文介绍一种信号分析实验仪，可供学生自己编制信号分析程序上机操作，设置参数，进行信号的频谱分析和计算以及观察频谱图，既能使学生加速课堂知识的理解，又可锻炼其计算机应用能力。     

基于协方差反馈的多天线系统优化发送研究

为了克服多天线信道相关性的影响，提出一种新的自适应发送方案。应用空时分组码特征波束成型技术和格形编码调制（TCM）来获得分集增益和编码增益。针对采用和不采用交织器两种情况，基于成对差错概率（PEP）准则。分析了系统的统计性能，分别得到了使系统编码增益和分集增益最大化的TCM设计准则。根据注水法则和Lagrange乘子法求得波束间功率分配算法最优解。此外，码距作为优化功率加载算法中的权重因子，有效降低了获取波束成形分集的信噪比门限。分析和实验结果表明此方案复杂度低。能有效克服相关衰落。     

汽车尾气分析仪设计

随着汽车数量的不断增多,汽车尾气己成为空气污染的重要来源。文中设计了一种汽车尾气分析仪系统,实现了对汽车尾气中CO、HC、CO₂、O₂和NO含量的检测。设计采用部分信号调理电路,并应用Pspice电路仿真软件进行了电路仿真,仿真结果显示了调理电路的放大、滤波效果。能根据国家标准对相关参数进行处理,实现了各项测量数据的显示、判断、存档、查询、统计、标定等功能。     

Analytic Properties and Covariance Functions for a New Class of Generalized Gibbs Random Fields

Spartan spatial random fields (SSRFs) are generalized Gibbs random fields, equipped with a coarse-graining kernel that acts as a low-pass filter for the fluctuations. SSRFs are defined by means of physically motivated spatial interactions and a small set of free parameters (interaction couplings). This paper focuses on the fluctuation–gradient–curvature (FGC) SSRF model, henceforth referred to as FGC-SSRF. This model is defined on the Euclidean space $BBR ^{d}$ by means of interactions proportional to the squares of the field realizations, as well as their gradient and curvature. The permissibility criteria of FGC-SSRFs are extended by considering the impact of a finite-bandwidth kernel. It is proved that the FGC-SSRFs are almost surely differentiable in the case of finite bandwidth. Asymptotic explicit expressions for the Spartan covariance function are derived for $d=1$ and $d=3$ ; both known and new covariance functions are obtained depending on the value of the FGC-SSRF shape parameter. Nonlinear dependence of the covariance integral scale on the FGC-SSRF characteristic length is established, and it is shown that the relation becomes linear asymptotically. The results presented in this paper are useful in random field parameter inference, and in spatial interpolation of irregularly spaced samples.      

基于WM系统的田间植物病害图像分析仪的开发

植物叶片病斑面积估算是进行植物病害田间调查的一种常用方法,但常规的人工估算等方法依赖人眼判读,因此存在植物病害程度分级不精确、调查人员工作量大以及不同人员判定尺度不一等问题。文中采用数字图像识别技术计算叶片病斑面积,以期提高其计算精度及植病程度估计的准确性。以基于Windows Mobile系统的智能手机作为开发平台,采用c#编程,开发了一个田间植物病害图像分析仪,该仪器利用手机的拍照功能完成了田间植物叶片的图像采集,并能对病斑面积以百分比进行分析,进而得出植病的严重度。模拟试验表明,该仪器操作简便、分析准确。通过软件开发,还能进一步拓展其分析功能。     

智能型溶解氧分析仪的研制

介绍了溶解氧分析仪的硬件结构和软件设计。该仪器由极谱型复膜氧电极传感器和ＡＴ８９Ｃ５２单片微机系统两大部分组成，软件采用模块式编制，结构紧凑，操作简便。仪器的测量范围为：溶解氧：０～１９．９９ｍｇ／Ｌ（温度为－１０℃～４０℃）；测量精度：溶解氧±０．３ｍｇ／Ｌ（温度±１℃     

系统芯片总线分析模块的设计

提出了增加系统芯片观测性的一种新颖实现方法，即增加一个总线分析模块以实现对芯片的系统级监控。该总线分析模块由采样、存储、调试以及上位机接口单元组成。用户通过上位机软件可以方便地设置指令的采样点，选择自己需要的总线采样信号，对采样结果进行查询等。总线分析模块通过存储单元实现了对多次采样结果的存储。