光纤光栅传感器的工作原理及发展前景

给出了光纤光栅传感器的工作原理,光纤光栅的特点,并针对光纤光栅传感器实际应用中存在的问题及解决途径进行了讨论.     

光谱法诊断大气压等离子体电子密度

采用发射光谱方法对大气压氩气介质阻挡放电(DBD)系统中的电子密度进行了诊断。通过考虑放电等离子体中的各种加宽机制, 采用自编的非对称卷积程序对氩原子发射谱线的线型进行分析拟合, 再通过反卷积的方法将各种加宽机制分离开来, 最终将Stark展宽分离出来进行大气压氩气介质阻挡放电电子密度的计算。诊断结果表明, 在大气压氩气介质阻挡放电中当有三个放电丝存在, 电子温度为10000 K时, 电子密度约为4.06×1021 m-3, 诊断结果和模拟结果符合得很好。此方法不仅可以应用在大气压介质阻挡放电中, 还可以用于其他含有非氢气体的大气压等离子体电子密度的测量。     

基于可调谐激光的CO监测仪的不确定度评定

采用可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)对CO气体的浓度进行测量,应用整体二次谐波最小二乘法对测量信号的实验数据进行反演处理。基于可调谐二极管激光吸收光谱技术, 对CO在线监测仪测量结果的不确定度来源进行了分析, 采用直接评定法对各种因素引起的不确定度分量、标准不确定度和合成不确定度进行了评定。实验结果表明, 仪器示值引入的不确定度、标准气体浓度定值的不确定度以及环境温度变化和电源电压波动引入的不确定度是影响测量不确定度的主要因素。     

入射光调制对Ce∶KNSBN晶体两波耦合的影响

研究了入射光调制条件下Ce∶KNSBN晶体两波耦合动态过程.结果表明,入射光调制抑制了光扇噪音对Ce∶KNSBN晶体两波耦合动态过程的影响,提高了透射信号光强度.同时研究了入射光光强比Ip/Is及入射光总光强Io对最佳调制频率及增益改善Gm/Gf的影响.结果显示,同一Io下,Ip/Is为100时,Gm/Gf到达峰值1.52,对应的最佳调制频率为150 Hz；同一Ip/Is下,Io为57 mW/cm2时,Gm/Gf最大为1.53,对应的最佳调制频率为175 Hz.     

应用二维相关提高DOAS技术的温度鲁棒性

利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术对空气中污染气体的浓度进行实时监测时,测量结果的准确度会受到环境温度变化的影响。为此,提出了通过二维相关光谱技术优选波长来提高DOAS测量中温度鲁棒性的方法。通过对不同温度下SO2的吸收截面进行二维相关分析,得到了动态吸收截面同步相关谱对角线的自助峰,据此分析了不同波长下吸收截面随温度变化的敏感程度,进而优选出最佳反演波长范围300.5～310nm。在将波长优选前后现场的测量结果和参考值进行对比时显示:采用优选波长前后24h的平均测量误差由22.5%减小至9.9%,测量值和参考值的相关系数由0.780 8提高到了0.949 6。结果表明,二维相关光谱和DOAS技术相结合,可以准确测量污染气体浓度。     

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。     

不同微场分布函数对Stark线型的影响

利用不同的微场分布函数研究了其对Stark加宽光谱线型的影响.根据Stark加宽理论,考虑到等离子体中的离子碰撞,Stark加宽本质上是一种非对称的光谱线型,其中微场分布函数对光谱线型起着非常关键的作用.研究结果表明,总体上Holtsmark分布和Nearest-Neighbor场分布下的Stark光谱线型差别不太大,但是Mayer模型对Stark加宽光谱线型影响较大.并且随着离子加宽参数的减小,三种不同的微场分布函数对Stark光谱线型的影响逐渐减小;随着电子加宽参数的减小,不同的微场分布函数对Stark光谱线型的影响也逐渐减小;同时发现,当离子加宽参数减小到一定程度时,不同微场分布函数对整个光谱线型的影响基本相似,这也正说明离子间碰撞剧烈时对光谱线型的影响很大.     

浅电子陷阱掺杂AgCl微晶的光作用特性研究

利用微波吸收介电谱检测技术,同步检测均匀掺杂K4Fe(CN)6盐的立方体AgCl微晶在室温条件下的自由和浅束缚光电子的衰减时间分辨谱。对比未掺杂样品发现,掺杂引入的浅电子陷阱使样品中的自由光电子衰减时间延长了338ns,衰减过程中出现一个明显的一级指数快衰减区;较高浓度掺杂情况下,测量了光作用产物对光电子衰减的影响,分析表明,光作用产物是具有深电子陷阱作用的银簇。光作用产物的出现,使得晶体中发生了浅电子陷阱到深电子陷阱效应的转变,可见掺杂使得晶体内部结构和光作用特性发生了变化。     

衬底温度对电子辅助增强化学气相沉积金刚石膜的影响

本工作采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,对以CH4/H2为源气体的电子助进化学气相沉积(EACVD)金刚石薄膜的气相动力学过程进行了模拟.提出了衬底温度的空间梯度变化模型,研究了衬底温度对EACVD气相过程中的电子群行为以及H2和CH4分解过程的影响.结果表明:电子平均温度随着衬底温度的升高而升高;当气压较低时,分解得到的成膜关键粒子H、CH3数量随衬底温度的增大而减少;而当气压较高时,H、CH3数目随衬底温度的增大而增大;衬底温度主要改变了衬底表面附近的化学反应动力学过程,从而对薄膜质量产生了决定性的影响.     

DOAS烟气测量系统的温度非线性补偿方法

基于紫外差分吸收光谱技术,针对温度对烟气浓度测量的影响,提出一种非线性补偿方法.在紫外波段200-230nm波长范围内,以SO2和NO标准气体为研究对象,从50℃到90℃间隔10℃变化测量其吸收光谱,利用多项式拟合的方法计算气体差分吸收截面,研究温度与吸收截面的定性和定量关系.实验结果显示,不同波长点的两种气体吸收截面随温度变化呈非线性关系.采用非线性补偿修正后,SO2和NO的测量误差明显减小,该方法可提高烟气测量的准确度.