TDLAS二次谐波信号检测下限计算方法的研究

Atmospheric trace gas detection method based on tunable diode laser absorption spectroscopy (TDLAS) has high sensitivity and real-time response characteristics. According to the characteristics of semiconductor lasers, amplitude modulation and residual amplitude modulation noise can also occur when the wavelength is modulated directly and the impact can not be ignored in the case of larger absorption linewidth. In order to investigate the impact of residual amplitude modulation to SNR and detection limit, a second harmonic signal analysis and extraction method is introduced with taking into account simultaneously the wavelength and amplitude modulation. The difference between peak and valley of second harmonic signal are utilized for the system detection signal to calculate the SNR and detection limit. The results show that residual amplitude modulation noise is an important factor to affect the detection limit.     

基于TDLAS一次谐波的甲烷浓度检测系统及其温度补偿研究

本文结合甲烷1 653.72 nm波长2v3带R3支气体吸收线,分析温度变化对甲烷吸收线的谱线特性及甲烷气体浓度测量产生的影响。基于可调谐二极管激光吸收光谱与波长调制光谱技术,应用一次谐波信号检测甲烷气体的浓度,通过温度补偿抑制环境温度变化给检测带来的干扰。实验结果表明,研制的甲烷浓度检测系统的性能稳定,利用温度补偿系数校准后系统测量偏差在1%以内,可以有效地提高系统的检测精度。     

TDLAS技术在天然气微量泄漏检测过程中的应用

随着全球对天然气的需求急剧增加,管道输送也显得越来越重要,而高效迅速的天然气管道泄漏检测技术是管道安全运行的重要保障。TDLAS检测技术是利用气体分子吸收光谱的原理来进行天然气泄漏检测的。本文将系统详细的介绍TDLAS技术的研究进展和原理方法,而且设计了一种实验室的TDLAS实验系统,最后指出了现在仍存在的一些问题和未来发展。     

基于TDLAS的一氧化碳浓度检测的研究

可调谐二极管激光吸收光谱技术（TDLAS）是利用气体分子的吸收光谱技术,痕量大气中污染气体的成分及浓度的新方法．介绍了TDLAS系统的组成及原理,分析了气体检测中二次谐波信号的检测原理,建立了待测浓度气体的二次谐波信号与标准浓度的二次谐波信号之间的模型,并用实验验证了该模型的准确性．     

基于激光吸收光谱的水泥工业废气检测方法

可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有灵敏度高、选择性强、响应快速等特点。利用中心波长为1 579nm的光通信波段光纤耦合近红外分布反馈(DFB)式半导体激光器,结合波长调制技术,建立了基于TDLAS的水泥工业废气实时检测实验装置。通过波长调谐使激光波长同时覆盖CO和CO2的吸收线,实现对这两种成分的同时检测。CO和CO2的最低检测浓度可达4×10-5(体积分数),满足对水泥工业废气的检测要求。     

基于TDLAS技术的高斯线型二次谐波数值模拟与分析

作为新的痕量气体监测分析方法,可调谐二极管激光吸收光谱学的二次谐波技术在大气化学研究和污染气体监测得到实际应用.本文以CO气体的中心波长为λ0=1 579.74 nm的P(5)振-转吸收谱线为目标,建立高斯-线型的二次谐波信号数值模型,仿真得到二次谐波曲线,研究了二次谐波信号特性与调制度m的关系.并对仿真结果与洛仑兹吸收线型二次谐波信号特性进行了分析和比较.     

基于TDLAS的甲烷传感器高灵敏信号处理方法研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱,提出了一种新的数字信号处理方法用于提高吸收光谱测量的灵敏度。将该方法应用于瓦斯气体探测实验,研究结果表明：采用卡尔曼滤波可以使波长调制光谱的信噪比提高一个数量级,由于该方法不需要增加系统设备的成本,故比其他噪声抑制技术有更实用价值。     

基于小波变换的弱信号检测方法研究

介绍了小波变换原理,对利用小波变换实现弱信号检测的性能进行了分析,并利用仿真结果说明小波变换能提高信噪比。     

基于LabVIEW的TDLAS检测系统多参数影响研究

在基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)红外气体检测系统中,用来表征气体体积分数大小的二次谐波信号,易受到各类硬件参数的影响.基于比尔朗伯定律与HITRAN数据库,使用LabVIEW研究参数对二次谐波的谐波幅值、对称度、峰宽的影响,并进行了谐波优化仿真实验.结果 表明:对于一般TDLAS检测系统,应优先选择合适...     

超短脉冲3次谐波转换研究

针对由三阶非线性效应引起的I类角度失谐3次谐波转换进行了研究,讨论了群速度失配、自相位调制和交叉相位调制、晶体厚度以及失谐角度对3倍频光脉冲波形、频谱及转换效率的影响.研究结果表明:群速度延迟使转换效率下降,3倍频光脉冲展宽;自相位调制及交叉相位调制会降低转换效率,使3倍频光脉冲形状发生畸变;晶体厚度对3倍频光脉冲的展宽和转换效率均有较大影响;合适的失谐角度可有效地提高转换效率.     

可调谐半导体激光光谱技术在工业控制监测氧气浓度中的应用

采用分布反馈式（Distributed feedback,DFB）半导体激光器作为光源,通过检测760nm附近氧气的一条转动吸收线对排放的气体中氧气的浓度进行实时监测．采用开放式双光程设计,并通过背景信号拟合的方法消除消光系数对检测的影响．实验结果证明,该方法是可以对氧气的实时在线浓度进行检测的一种比较简单的方法．     

矿用光纤气体检测中的最小二乘拟合方法研究

由于矿用光纤气体检测系统中线性最小二乘拟合方法只适用于光谱吸收率小于0.1的气体检测,针对光谱吸收率增大时气体吸收谱线与浓度的变化呈现非线性的问题,本文采用阻尼最小二乘拟合算法进行气体浓度的计算。实验结果表明,改进的矿用光纤气体检测系统检测极限由原来的100 ppm提高到了30 ppm量级,简化了标定程序,能够更好地满足煤矿安全生产的需求。     

基于TDLAS的光学探针式初期火灾探测系统

为了实现火灾初期探测,设计了光学探针式初期火灾探测系统。该探测系统基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术与激光遥测技术,采用波长为2.33 μm的激光光源与波长调制光谱(WMS)技术,利用激光作为光学探针替代传统吸收测量腔室,实现了火灾初期基于CO路径积分体积分数的开放光路探测。系统对10 m内的反射面实现了不低于20(μL/L)·m的检测限。国标木材热解火实验表明,该文研制的系统与提出的阈值报警算法具备实现初期火灾报警响应的能力。     

窄带滤光片精确波长激光器高频调制特性研究

采用窄带滤光片作为选频元件对精确波长激光器高频调制特性进行了小信号分析.优化设计了外腔长度,兼顾了激光器的阈值特性和工作稳定性;给出了适用于外腔情况的光子寿命表达式;讨论了外腔反射率、管芯与外腔耦合效率以及外腔长度对光子寿命的影响.数值分析结果表明该类型激光器的调制响应特性主要取决于等效光子寿命,受偏置电流影响不大.当外腔反射率为72%,管芯与外腔耦合效率为80%,等效外腔长度为9.7 mm时,光子寿命为100 ps,激光器的调制带宽约为2 GHz,适合于以太网无源光网络中波分多址技术应用的需要.     

宽频带光纤传输系统及其特性

在高电压测量中，利用光纤传输低压信号能有效地避免电磁干扰．长波长激光器组件具有上升时间短、单色性好等优点．使用长波长激光器组件和ＰＩＮ光电二极管成功地开发了一套模拟调制光纤电压传输系统．该系统上限截止频率大于８０ＭＨｚ，下限截止频率近乎直流．该系统具有稳定的线性度和良好的幅频特性，可以在比较宽的环境温度范围内，用来传输含超高频成分的电压信号．     

CuSO4水溶液中Cu元素的激光诱导击穿光谱研究

通过单脉冲激光诱导击穿光谱技术(LIBS),测定了CuSO4水溶液中微量重金属元素Cu的LIBS光谱.研究Cu原子LIBS光谱信号的时间演化特性,激光功率密度对LIBS光谱信号的影响,测定Cu元素浓度在31.25ppm到1000ppm区域内变化时324.75nm谱线的强度,由定标曲线拟合结果得到铜元素的检测限为23ppm.     

利用半导体激光管制作亚硝酸盐测定仪的可行性研究

结合激光吸收光谱和紫外–可见光分光光度计原理, 利用亚硝酸根和对氨基苯磺酸以及N-1-萘基-乙二胺盐酸盐反应后生成紫红色染料, 对绿色半导体激光管发出的532 nm 波长的光束有特异性吸收特性, 尝试制作一种激光亚硝酸盐测定仪。结果表明, 亚硝酸钠浓度在0~1.4 ng/μL 范围内, 上述紫红色染料对波长532 nm 的激光的吸收与亚硝酸钠含量呈良好线性关系。通过与经典格氏法平行对比, 结果表明该测定仪测定的自然水样中亚硝酸盐含量与经典格氏法测定的结果有很好的吻合度, 能够获得较高精度的测定结果。     

乙炔检测系统的设计

在对乙炔气体分子近红外吸收光谱分析的基础上,采用1．52μm波段的LED作为光源,利用旋转双波长滤光片进行波长切换,从而实现差分吸收检测。应用波长调制技术、Ring—down腔技术,通过光纤传输实现乙炔气体质量浓度检测,检测的灵敏度为40×10^-5mg／m^3。