基于可调谐半导体激光吸收光谱的酒精蒸汽检测方法

采用窄带半导体激光器开展了酒精蒸汽浓度检测方法研究.使用酒精分子在7180 cm-1附近的一个相对较窄的吸收峰作为酒精分子的鉴别信息.为消除水汽对酒精分子检测的干扰,提出了建立多元线性回归方程拟合求解多分子吸收共存的问题.实验表明,系统的检测限达到25 ppm·m.     

可调谐半导体激光吸收光谱法测量空气中乙醇蒸气

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术开展了检测空气中乙醇蒸气浓度的方法研究,并采用乙醇分子在7180cm-1(1393nm)附近的吸收峰作为鉴别乙醇的特征信息。建立多元线性回归方程来拟合求解多分子吸收共存的问题,以消除共存水蒸气对空气中乙醇蒸气含量检测的干扰。针对谱线处理中存在的光谱误差问题,提出了修正方程,与实验的结果一致。开放光路测量实验结果表明,系统的积分浓度检测限达到30×10-6 m。     

基于InGaN/GaN多量子阱双波长发光二极管生长及发光性能

差分吸收激光雷达测量臭氧浓度过程中,云层信号会造成对流层臭氧浓度剧烈的抖动,带来了很大的测量误差.本文提出了一种云消除算法,该算法通过插值云层高度区域内的臭氧浓度,有效消除了对流层臭氧浓度的剧烈抖动.通过阐述其理论基础,给出了其算法关键点,即云信号的识别和云高度的精确定位.根据云层消光系数的特点,通过设定气溶胶消光系数阈值获取云层高度信息,利用累加平均有效减少噪音造成的测量误差.结果表明,在精确确定云高、云底的基础上,运用线性插值算法对臭氧测量结果进行修正,可以有效克服云层对测量结果造成的急剧起伏.     

基于荧光动力学技术的黄渤海初级生产力快速测量

浮游植物初级生产作为海洋生态系统的重要起点,是海洋食物网的基础,是衡量海水质量的重要指标。为了准确测量、监测和预测浮游植物初级生产力的时空变化及其对外部环境条件的动力学响应,研究了一种基于叶绿素荧光动力学的测量技术,研制出响应时间为1.6 min、精度为4.86%的快速测量仪器。仪器测得的浮游植物初级生产力与液相氧电极法测得的光合放氧速率的相关系数为0.991。该仪器装备在中国海监101号实验船上,用于黄渤海浮游植物初级生产力在线测量和垂直剖面测量。测量结果表明,渤海湾内的浮游植物初级生产力是湾外的1.1~1.4倍,垂直剖面测量结果显示黄海区域各点位的浮游植物初级生产力的均与深度相关。与传统方法相比,所研制的仪器具有快速、稳定、无需样品培养等优点,可为海洋生态环境评价提供先进的技术方法。     

关于钒电池中支路电流（shunt current）的计算

本文针对双极堆式的全钒氧化还原液流电池中，因电极框结构所导致液流过程中存在的支路电流（shunt current）进行分析，提出了支路电流的计算方法并对5组单电池组成的电池组进行了理论计算，并探讨了支路电流对电池性能的可能影响。结果表明：1）支路电流的大小与电池位置密切相关，支路电流呈对称分布，电液通道中电流越接近电堆中心越小。主路电流充电时越靠近电池中心越小，放电时越靠近电池中心越大。2）充电时，电液通道中的支路电流会对接触溶液的双极板产生腐蚀；放电时，过大的支路电流会降低电池的电压、库仑及能量效率。     

Influence of laser intensity in second-harmonic detection with tunable diode laser multi-pass absorption spectroscopy

Tunable diode laser absorption spectroscopy （TDLAS） has been widely employed in atmospheric trace gases detection. The ratio of the second-harmonic signal to the intensity of laser beam incident to the multi-pass cell is proved to be proportional to the product of the path length and the gas concentration under any condition. A new calibration method based on this relation in TDLAS system for the measurement of trace gas concentration is proposed for the first time. The detection limit and the sensitivity of the system are below 110 and 31ppbv （parts-per-billion in volume）, respectively.     

Modulation Frequency Multiplexed Tunable Diode Laser Spectroscopy System for Simultaneous CO, CO2 Measurements

A modulation frequency multiplexed dual diode-laser system is developed for simultaneous detection of the two most common fire gas products CO and CO2. Simultaneous detection is achieved by modulating each laser at different frequencies, demodulating the signal by a pair of lock-in amplifiers for each gas. Laser beams are combined and detected by one detector after passing through an identical optical path. The experimental results show little performance degradation associated with modulation frequency multiplexing, and no cross-talk between the two multiplexed detection channels is measured.     

基于平稳小波变换及奇异值分解的湖底回波分类

提出一种水下目标回波的特征提取方法。该方法根据平稳小波变换的冗余性和奇异值的稳健性,将湖底回波信号的平稳小波变换系数矩阵的奇异值作为特征向量。它本质上是利用平稳小波变换将信号分解到多个子空间,再采用K-L变换实现对子信号的特征压缩。实测数据分析表明,本文方法与子带能量特征法相比: (1)在相同的样本集和类内距条件下,得到的类间距大于后者, (2)不论所选测试样本和训练样本是否属于同次湖试所得,分类正确识别率均高于后者, (3)随样本集的变动,其正确识别率抖动程度远小于后者。因此,该方法能得到更加稳健、有效的特征以及更好的分类效果。     

混合效应模型中的D-最优设计

本研究的是混合效应-Ⅱ模型，首先，给出二阶模型存在D-最优回归设计点的必要条件。其次，组合D-最优回归设计和D-最优区组设计BIBD构造D-最优设计并给出寻找新的D-最优设计点的方法。以两种有代表性的组合误差分布为例，阐明新的D-最优设计点的获得过程，并给出了数值结果。     

三维荧光光谱技术在水监测中的应用

应用荧光光谱技术分析水中污染物的含量具有灵敏度高、检测速度快等优点,三维荧光光谱技术可以提供在普通的荧光光谱中所得不到的信息,此技术可以用于多组分同时测量。讨论了如何运用三维荧光光谱技术分析水中污染物的成分,计算其含量,并给出了有效的荧光光谱特征数据库建立、多组分分析和浓度反演的数学模型。