基于遗传算法对氨气检测中温度补偿的研究

氨气是大气中常见的污染气体之一,其浓度检测结果易受到环境温度的影响,为准确检测氨气浓度,必须对温度的影响进行修正。该文将遗传算法与差分吸收光谱技术相结合,对氨气检测过程中温度的影响进行研究。基于紫外差分吸收光谱技术,搭建了296 K～328 K温度下的氨气检测系统,采用遗传算法对氨气检测结果进行温度补偿。结果表明,通过实验获得的温度补偿模型可有效消除温度对氨气检测的非线性影响,从而提高检测精度。在328 K温度下,44×10?6氨气检测结果的误差降低了26.97%,随着温度变化,线性相关系数均在0.998 16以上;6×10?6氨气在温度补偿前后系统的检测限分别为0.198×10?6和0.278×10?6。     

铜沉积二硫化钨膜包覆薄芯光纤气体传感器的设计与应用

提出了一种基于铜沉积二硫化钨膜包覆薄芯光纤的马赫-曾德尔干涉型气体传感器。将标准单模光纤与薄芯光纤熔接形成纤芯失配型气体传感器,借由外表面沉积铜的二硫化钨敏感膜对硫化氢气体的吸附,将气体的浓度与光谱偏移关联起来,从而达到检测低浓度硫化氢气体的目的。研究表明,该传感器对硫化氢气体的检测灵敏度为29.3pm,且在硫化氢气体体积分数为0~6×10-5的范围内显示出良好的线性关系和选择性。该传感器结构简单、灵敏度高、制备容易,特别适用于硫化氢气体的低浓度在线监测。     

联氨电化学发光传感器的研制及分析特性研究

基于鲁米诺通过电价键可以有效、稳定的固定于阴离子交换树脂上这一现象,设计出一种简便、快速、高选择性的联氨电化学发光传感器.在最佳实验条件下,该传感器具有重现性好、选择性高、使用寿命长、成本低等特点,联氨浓度在4.0×10-7-4.0×10-6g/mL范围内与相对电化学发光强度呈线性关系.该方法测定联氨的检出限为2.3×10-7/mL,相对标准偏差为1.4%,相关系数为0.9948.     

具有叠层超薄膜结构的高性能有机晶体管氨气传感器EI北大核心CSCD

研究了基于给-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)超薄膜叠层晶体管的电学性能及氨气传感特性。使用相分离方法以及转移-刻蚀步骤制备了不同堆叠层数的PBIBDF-BT超薄膜。系统地研究了PBIBDF-BT超薄膜堆叠层数与器件性能的关系。实验结果表明,单层PBIBDF-BT超薄膜器件对氨气具有良好的传感性能,电学性能较差。超薄膜叠层能够有效提高传感器的电学性能,随着超薄膜叠层数量的增加,器件迁移率不断上升;超薄膜层数增加为3层及更多时迁移率上升趋势变缓,迁移率最大值为0.58 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)。超薄膜叠层器件氨气传感性能在层数为2层后呈现下降趋势。通过PBIBDF-BT超薄膜叠层方法,制备出在1.0×10^(-5)氨气环境下,迁移率为0.23 cm^(2)·V^(-1)·s^(-1)、源漏电流变化百分比为90.7%、性能良好的OFET氨气传感器。     

具有叠层超薄膜结构的高性能有机晶体管氨气传感器

研究了基于给-受体共轭聚合物双(2-氧代二氢吲哚-3-亚基)-苯并二呋喃-二酮和联噻吩(PBIBDF-BT)超薄膜叠层晶体管的电学性能及氨气传感特性。使用相分离方法以及转移-刻蚀步骤制备了不同堆叠层数的PBIBDF-BT超薄膜。系统地研究了PBIBDF-BT超薄膜堆叠层数与器件性能的关系。实验结果表明,单层PBIBDF-BT超薄膜器件对氨气具有良好的传感性能,电学性能较差。超薄膜叠层能够有效提高传感器的电学性能,随着超薄膜叠层数量的增加,器件迁移率不断上升;超薄膜层数增加为3层及更多时迁移率上升趋势变缓,迁移率最大值为0.58 cm~2·V~(-1)·s~(-1)。超薄膜叠层器件氨气传感性能在层数为2层后呈现下降趋势。通过PBIBDF-BT超薄膜叠层方法,制备出在1.0×10~(-5)氨气环境下,迁移率为0.23 cm~2·V~(-1)·s~(-1)、源漏电流变化百分比为90.7%、性能良好的OFET氨气传感器。     

薄包层长周期光纤光栅薄膜传感器特性研究

基于薄膜参量变化引起的长周期光纤光栅模式重组机制,系统研究了光纤包层半径变化对长周期光纤光栅薄膜传感器特性的影响.结果表明,在相同薄膜参量下包层半径的减小可有效提高传感器的灵敏度,并增大传感器对薄膜参量变化响应的动态范围,但减小包层半径对传感器的增敏效应随薄膜厚度的增大而减小.通过氢氟酸腐蚀减小包层半径,采用静电自组装法在包层表面镀制PAH/PAA薄膜,镀膜过程中光纤光栅输出的光谱数据证实了理论分析结果.实验结果表明:半径为39μm、膜厚为424nm的长周期光纤光栅薄膜传感器在溶液pH值检测中的灵敏度达3.93nm/pHU,比标准包层时的灵敏度提高了1倍.     

SnO2：TiO2混合物薄膜在丙酮蒸气中的气敏光谱

本文研究了ＳｎＯ２：ＴｉＯ２混合物薄膜在丙酮蒸气中的气敏光谱，并给予理论解释。利用在低浓度时，透射峰随气体浓度增加而蓝移，可制成对低浓度丙酮气体敏感的光纤传感器。     

数字滤波方法在TDLAS逃逸氨检测中的选用

介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)原理和实验系统,并对系统噪声进行了分析;以体积比浓度为90×10-6和30×10-6的NH₃为例,利用TDLAS系统采集了该浓度气体的二次谐波原始光谱。为改善光谱信号,分别用五种数字滤波方法对原始光谱进行了滤波处理比较,做了NH₃的浓度梯度实验并对浓度为20×10-6 NH₃进行了长时间监测实验。实验结果表明,算术平均-小波变换滤波相比其他方法更有效地对原始光谱信号进行了改善,提高了系统信噪比和信号平滑度,使系统浓度检测限由原来的10×10-6降低到1.25×10-6,信噪比提高了约14倍,为逃逸氨极低浓度检测提供了一种较为有效的数据预处理方法。     

奶牛场氨排放特征的光谱检测

为实现奶牛场氨气减排,改善生态环境,需要在线监测氨挥发浓度并准确揭示氨排放特征。采用开放式可调谐半导体激光吸收光谱 (TDLAS) 技术设计了开放式氨气在线监测系统,结合反演式气体扩散技术开展相关研究,于2013年秋季和冬季在保定市某奶牛厂进行了氨排放浓度在线监测和排放特征分析工作。监测结果表明,秋季氨气浓度峰值为6.11×10-6%,冬季氨气浓度峰值为6.56×10-6%,氨浓度具有日变化趋势,基本呈白天浓度低,夜晚浓度高的特点。由反演气体扩散模型得到秋冬季氨排放特征,氨排放峰值均出现在中午,秋季氨排放速率为1.48～130.6 kg/head/hr,冬季氨排放速率为0.004 5～43.32 kg/head/hr,秋季的排放速率高于冬季,说明奶牛场尺度下的氨排放存在一定的季节性差异。该方法可以有效获得大范围、高灵敏、免采样、快速气体排放特征结果,为奶牛厂的氨排放监测和科学养殖提供技术支持。     

基于硅氧烷修饰的苝二酰亚胺氟离子荧光传感器EI北大核心CSCD

通过简单的一步反应合成了一种新型含硅氧烷基团的苝二酰亚胺(PDI-TES)荧光传感器。结合小角X射线衍射、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和动态光散射等实验方法,阐明了PDI-TES的晶体结构、自组装行为和检测性能。实验结果表明,PDI-TES具有良好的热稳定性和有序的晶体结构。此外,由于Si—O键的断裂,PDI-TES对氟离子具有较高的选择性和灵敏度,检出限低至1.58×10^(-6) mol/L。这些优良的检测性能和简单、低成本的合成方法,有望使PDI-TES成为一种实用的氟离子检测荧光传感器。     

High-precision detection technology of NO concentration based on UV differential-adaptive interference cancellation北大核心CSCD

In order to realize high-precision monitoring of vehicle emission, a high-precision and wide-range NO measurement method was proposed. Aiming at the problem that the absorption peaks of SO2 and NO in emission overlapping in the UV band, and it was impossible to directly perform single-component gas inversion, the differential optical density (DOD) of mixed gas in the NO sensitive band (200 nm～230 nm) was first calculated by the ultraviolet differential optical absorption spectroscopy (UV-DOAS) method. Then, the adaptive interference cancellation technology was introduced to achieve rapid separation of mixed gas DOD. Finally, the least square method was used to perform the concentration inversion of separated NO. This method could achieve rapid inversion of NO concentration (volume fraction of gas) in the range of 100×10−6 to 3 000×10−6. After testing, the absolute value of the relative error of inversion is less than 10% in the concentration range of 100×10−6 to 200×10−6, and less than 5% in the concentration range of 300×10−6 to 3 000×10−6. This method has the characteristics of large measurement range and fast speed, and can meet the measurement requirements of NO concentration in the range of 3 000×10−6 in vehicle emission. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

基于鲁米诺修饰碳糊电极电化学发光异烟肼传感器的研制

通过化学修饰的方法将直接参与电化学发光反应的试剂鲁米诺固定于电极表面,结合醋酸纤维素修饰碳糊电极构建异烟肼电化学发光传感器。在最佳实验条件下,该传感器具有重现性好、选择性高等优点,异烟肼浓度在4.0×10-6—4.0×10-5g/mL范围内与相对电化学发光强度呈线性关系。该方法测定异烟肼的检出限为4.6×10-6g/mL,相对标准偏差为1.2%,相关系数为0.9985,用于样品测定,结果与对照方法吻合。     

Fiber-Optic Ammonia Sensors Utilizing Rectangular-Cladding Eccentric-Core Fiber

A new fiber-optic ammonia sensor utilizing rectangular-cladding eccentric-core fiber and a sensitive film containing an indicator dye is demonstrated. The sensitive film is a SiO₂-GeO₂ gel film including an indicator dye of bromocresol purple or bromocresol green, which is dip-coated by a sol-gel technique. The attenuation of this sensor changes depending on the concentration of ammonia at the wavelength range of 500–700 nm. This sensor can detect several ppm of gaseous ammonia. Various factors determining the sensitivity to detect the ammonia gas and time response of the sensor are also studied.     

高性能氧温双传感材料的研究

本文研究了荧光纳米材料与有机染料结合在多传感领域的应用:将荧光纳米材料CdSe/ZnS与有机染料铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉包埋于聚氨酯水凝胶D4,经过水解、缩合获得固体薄膜,来实现氧气浓度和温度的同时检测.利用发射峰在524nm的CdSe/ZnS荧光纳米材料提供温度传感,氧气传感则是基于发射峰为650nm的铂(Ⅱ)四(五氟苯基)卟啉的动态猝灭.所制得的薄膜具有良好的光学稳定性,由405nm的紫外光激发,得到两发射峰互不重叠的光谱.实验结果表明,在氧气浓度(0~30%)和温度(15~67℃)下传感膜能很好地应用于氧气和温度双传感系统,且氧气传感的灵敏系数为9.69×10-4,温度传感系数为-0.0035(误差在±0.0002),该技术为新型便携式多传感器提供了可能.     

室内超大面积探测区域测速光幕设计

针对大横截面室内靶道弹丸测速需求,提出了一种大面积探测区域测速光幕构建方法。采用90°探测视场的广角天幕靶作为接收装置和多段等长的排布成L形状的LED线阵列作为光源,各段LED线阵列光源均朝向广角天幕靶扇形视场中心,完全填充广角天幕靶的视场,在空域形成10m×10m的探测区域。给出了L形光源的详细设计,采用气枪弹进行了靶面内灵敏度验证试验和系统实弹射击试验。试验结果表明,所提出的方法是有效可行的,可满足10m×10m横截面室内靶道的测速需要。     

一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器

用钌 (Ⅱ ) 邻菲咯啉配合物作为指示剂 ,研制成功一种基于荧光猝灭原理的光纤氧气传感器。采用锁相放大技术 ,实现了对弱荧光信号的检测。该传感器的检测下限为 5× 10 -6,检测精度为 5× 10 -7,响应时间T≤ 10s,并具有较强的抗干扰能力、较好的重复性和稳定性。     

铝诱导层交换超薄多晶硅薄膜制备及压阻特性

超薄多晶硅薄膜具有优异的压敏特性。铝诱导层交换(ALILE)制备多晶硅薄膜具有成膜温度低薄膜性能优良等特点。利用ALILE方法在玻璃基底上低温条件下制备了50 nm超薄多晶硅(poly-Si)薄膜,并对薄膜微观结构及压阻特性进行了研究。Raman光谱在521 cm-1出现尖锐、对称的特征峰,表明超薄多晶硅薄膜晶化状态良好。此外,在拉曼光谱480 cm-1处没有明显出现a-Si的Raman特征峰也说明制备的poly-Si薄膜样品完全结晶;XRD光谱表明ALILE制备薄膜在(111)和(220)晶向择优生长,晶粒尺寸约5 μm;霍尔效应测试结果表明：ALILE制备薄膜为p型掺杂,空穴浓度为9×1018～6×1019 cm-3;压阻特性研究表明：ALILE超薄多晶硅薄膜应变系数(GF)达到了60以上,且与薄膜厚度相关;应变温度相关系数(TCGF)在-0.17～0%℃范围内;电阻温度相关系数(TCR)在-0.2～-0.1%℃范围内。ALILE超薄多晶硅薄膜具有GF大、TCGF小和TCR小等特点。因此,有望在压力传感器领域得到应用。