非色散红外CO2传感器温度补偿方法研究

针对非色散红外CO₂传感器受温度影响导致测量精度低的问题,设计了单光路双通道的非色散红外CO₂传感器,提出一种BP神经网络补偿气室温度的新方法。本文分析了温度对传感器的光源、探测器以及对气体吸收系数的影响,并将BP神经网络补偿气室温度方法与其他补偿方法进行了实验对比。实验结果表明,BP神经网络补偿气室温度方法优于其他补偿方法,在测量10%～20%浓度范围内的CO₂时,最大相对误差为2.98%,重复性实验显示RSD为1.22%,为非色散红外CO₂传感器补偿温度提供借鉴意义。     

非色散红外CO2传感器温度补偿研究

为了解决非色散红外CO2传感器在测量过程中易受温度影响的问题,提出双半椭球形双通道气体吸收腔室和广义高斯径向基函数神经网络补偿温度的新方法。首先双半椭球形双通道气体吸收腔室的半椭球形长轴右侧焦点与右半椭球形长轴左侧焦点重合,红外光源位于左、右半椭球形长轴的焦点重合处,检测器位于半椭球形长轴的另外一个焦点处,该结构能够使光线被气体充分接收,减小了光线传播过程中的损耗。接着差分计算单波长双通道热释电探测器输出电压获得CO2气体浓度。最后分析广义高斯径向基函数神经网络形状参数与辅助形状参数对提高逼近效果的影响。实验显示在双半椭球形双通道气体吸收腔室结构中,长轴长度为4cm和短轴长度为3cm则CO2气体吸收率达到最大值。常温25℃时,CO2不同浓度测量误差变化不大,绝对误差波动范围在0004～0006之间,相对误差波动范围在0067～0100之间。CO2浓度2时,不同温度测量误差变化较大,绝对误差波动范围在0001～0024之间,相对误差波动范围在0017～0400之间,测量浓度为2的CO2气体传感器响应时间的6次平均值为2746s,具有较快的响应时间。     

基于非色散红外CO2浓度测量的温度补偿研究

非色散红外(Non-dispersed Infrared,NDIR)CO2气体传感器测量CO2浓度时,外部温度是个重要的影响因素.利用Levenberg-Marquardt算法收敛速度快的优点,建立改进型BP神经网络模型,消除环境温度对CO2浓度在线监测的非线性影响,提高了系统测量精度.     

非分光红外CO2数字传感器设计与实现

针对市面上非分光红外CO2数字传感器在小型化、数字化、模块化和国产化等方面发展不尽人意。基于不同气体分子的红外光谱吸收特性,利用郎伯-比尔红外吸收定律,运用电子学、机械学和光学等多门学科,对非分光红外CO2数字传感器设计与实现。整体方案设计主要内容包括光源选择、探测器选择、光学气室设计、硬件电路设计、软件设计。通过实验检测,测量结果完全达到设计要求的精度不低于±100ppm、测量范围10ppm~4700ppm。结果表明,仪器测量范围广、精度高、预热启动时间短、成本低和模块化。     

一种具有衬底温度补偿功能的非制冷红外读出电路

针对非制冷红外探测器系统,设计了一种无需衬底温度稳定器——热电制冷器(TEC)的读出电路(ROIC)结构.首先分析了衬底温度对微测辐射热计的特性的影响,利用ROIC对衬底温度变化引起的微测辐射热计的特性的变化进行补偿,实现ROIC的输出信号与衬底无关.该ROIC已在0.5 μm CMOS工艺下成功流片,并应用了到阵列大小为320×240的非制冷微测辐射热计焦平面上.测试结果表明:在衬底温度变化20 K时,ROIC输出信号仅变化2 mV,实现了去除TEC后衬底温度补偿的功能,有效地降低了系统功耗.该ROIC在低功耗,小体积的非制冷红外探测器上有着广泛的应用.     

一种新的CO2探空测量方法

介绍了一种新的CO2探空测量方法。其原理是利用比尔-歩格-朗伯定律,使用非分光红外法,通过选择合适的红外光源和红外探测器,设计了合理的电路,在定标的基础上将测量的光强转换成CO2浓度,制作出可用于探空测量的实验装置。通过与EC9820型CO2分析仪的地面对比实验,结果表明,连续24h测量的误差范围在-10×10-6～10×10-6,平均误差为3.76×10-6,验证了设计的可行性,基本满足了大气CO2探空的精度需求,为进一步研制CO2探空仪提供了参考。     

光学温度补偿红外长波远摄型物镜设计

环境温度变化导致红外光学系统成像质量变差,利用光学材料热特性之间存在的差异,研究了一种光学温度补偿红外长波远摄型物镜设计方法。首先,根据远摄物镜基本结构及远摄比建立含参方程;其次,结合不同材料组合及消热差和消色差方程将前组复杂化,获得初始的光焦度分配。最后,利用ZEMAX光学设计软件进行优化、像差校正,设计实例焦距为100 mm,F数为2.0,远摄比达到0.8,全视场角6°。设计结果在-40℃~60℃范围内,成像质量稳定,焦距变化量小于系统最小焦深,成像质量接近衍射极限。     

用于二氧化碳浓度红外检测的温度补偿研究

二氧化碳(carbon dioxide,CO₂)浓度监测是实现碳达峰、碳中和的重要基础,非分散红外(non-dispersive infrared,NDIR)检测技术作为温室气体测量领域应用最为广泛的技术之一,如何有效抑制温度漂移、确保长期监测数据的稳定性和可靠性是研究重点。实验表明,光源光功率、气体吸收线强、滤光片中心波长等容易受到环境温度影响。文中提出一种红外气体检测的温度补偿方法,研制了用于大气二氧化碳浓度红外检测的分析仪。选取以4.26μm为中心波长的CO₂气体吸收线;利用高低温试验箱,对分析仪进行温度补偿实验研究;配置标准CO₂气体浓度,对分析仪进行浓度标定实验研究。测量结果表明,红外CO₂气体分析仪浓度测量稳定,温度补偿显著,具有快速响应、应用范围广等优点。该红外CO₂气体分析仪为陆地生态系统碳收支监测等领域提供可靠数据支撑。     

GMM-FBG光纤电流传感器温度补偿研究

为解决因超磁致伸缩材料(GMM)磁致伸缩系数 对温度敏感而影响GMM-FBG光纤电流传 感器响应准确度的问题,研究了温度补偿的方法,构建了GMM磁场与温度的多场耦合模型, 进行温度传感实验、电流的通断实验、及不同磁场方向上的电流响应实验,设计了十字形传 感探头,利用垂直磁场方向的GMM的磁场不敏感性进行电流传感器的温度补偿,提高了GMM- F BG光纤电流传感器响应准确度。结果表明:垂直于磁场方向上的传感器中心波长值变化量为 ±0.05 pm,可忽略磁场的影响,温补后的拟合曲线与通断实验的拟 合曲线残差平方和为0.011,几乎完全重合, 可消除温度对GMM-FBG电流传感器的影响,使电流测量更加精确,并实 现电流与温度的同时测量,可满足当代电力系统的应用需求。     

矿用CH4-CO2红外传感器温度补偿算法模型研究

红外气体传感器检测气体浓度具有响应速度快、稳定性高等特点,但检测精度受温度变化影响大。本文对不同温度下矿用CH4-CO2红外传感器待测气体响应信号进行实验研究,并研究传感器的温度补偿算法模型,消除温度对传感器响应信号的影响。研究结果表明:在环境温度20 ℃时,CH4-CO2红外传感器响应信号与待测气体浓度之间呈现良好的线性关系;温度越高,CH4-CO2红外传感器的响应信号越大。通过建立随机森林模型进行温度补偿,CH4红外传感器和CO2红外传感器的响应信号和待测气体浓度之间的相关系数分别为0.9203和0.9099,响应信号与待测气体浓度之间的线性相关度提高、均方误差和平均绝对误差均减小,CH4红外传感器精度更高。基于随机森林温度补偿模型在10~25 ℃温度变化范围内可减小温度对矿井气体浓度监测的影响。     

NH_2D斯塔克效应调制CO_2激光器

在CO_2激光器外部一个20厘米长的气体盒上,加上400赫、20代有效值正弦波调制信号和440伏直流偏压,当气压为5托时,得到了41%的调制度.计算了气体盒的最大调制度,其值为42%,与实验所得到的最大调制度很好地符合.当正弦波调制信号为2兆赫、20伏有效值时,达到12%的调制度.NH_2D由ND_3和NH_3混合而制备,ND_3由作者自制.     

A high sensitivity lead-titanate (PbTiO3) pyroelectricthin-film infrared sensor with temperature isolation improvementstructure

An infrared (IR) sensor with the lead-titanate (PbTiO₃) thin-film using the technology of micro-electromechanical system to achieve a better thermal isolation structure has been fabricated and developed, The major IR-sensing part on the cantilever beam with dimensions of 200×100×2 μm³ consists of a 500 Å PbTiO₃ layer deposited by RF sputtering, and an evaporated bismuth (Bi) layer. This thermal isolation improved structure exhibits a much superior performance to that of a traditional IR-sensing bulk structure on the experimental results, which show a 200% and 300% improvement in current gain under the incident optical power 500 μW and 6 V applied bias at room temperature and 77 K, respectively,     

混合型TEA CO2激光器

本文给出了一种获得单纵模脉冲激光的装置。该激光器由TEA CO2和CWCO2激光器组成,采用内注入,结构简单易注入成功。本实验得到了预期的结果,并提出了进一步改进的方法。     

Rf-excited All-metal CO2 Laser

本文描述了一个紧凑的封离型,RF激励全金属CO     

CO_2波导激光器的最佳化

计算了内腔封离型CO_2波导激光器的EH_11波导模的传输和耦合损耗,设计并制造了内腔封离型CO_2波导激光器.器件的最高输出功率为3.57W,单位激活长度和体积的输出功率分别为0.27W/cm、17.3W/cm~3.     

脉冲CO_2激光作用下光气在BCl_3中的分解与生成

研究了在脉冲能量为0.8焦耳的TEA CO_2激光作用下BCl_3中光气的分解与生成。峰值功率密度约10~6瓦/厘米~2的脉冲CO_2激光,既不引起BCl_3中COCl_2的分解,也不引起BOl_3中的CO和Cl_2生成COCl_2。在焦点区峰值功率密度约10~8瓦/厘米~2的CO_2激光,则引起BOl_3中光气的分解和生成。     

封离型CO_2波导激光器

本文报导密封CO_2波导激光器的结构设计、制造及其性能.器件放电长为12.5厘米,由四块BeO陶瓷板贴成1.5毫米方孔而成,腔长为15厘米.最大输出功率1瓦,在150托气压下,用两只波导激光器进行光外差测量,测得在一条谱线上(P_(20))调谐宽度为500兆赫.     

Subnanosecond multi-gigawatt CO2 laser

A semiconductor switching technique has been utilized to produce 30-300 ps variable duration CO₂ laser pulses of 0.5-MW peak power. Eight passes through a 1.2-m long, UV-preionized, 3-atm TE CO₂ amplifier raise the output laser peak power to the 10¹⁰ W level. Sampling the amplifier gain in linear and saturated regimes using CO₂ laser radiation ranging from CW to 30 ps pulse length permits comparison with computer modeling of picosecond CO₂ pulse amplification. The potential for further peak power scaling of picosecond molecular lasers is discussed