高温环境下NO气体紫外吸收截面的温变特性研究

为了研究NO气体在不同烟气排放温度下的紫外吸收特性变化规律,测量了温度在285～410 K范围内NO气体200～230 nm紫外吸收截面随温度变化规律。采用分辨率为0.2 nm三光栅单色仪、氘灯光源和特制闭式气样室。将NO气体吸收截面分解为离散吸收和连续吸收两部分。结果表明,离散吸收具有等波长间隔分布特征,间隔约为10.5 nm。随温度升高,离散吸收峰值呈现出先抑后扬的非单调变化趋势,最大相对变化率约为19.3%,峰值位置并未出现波长红移或蓝移,谱线半宽也未出现明显的变化;连续吸收截面整体上随温度升高单调增大,且这种增强趋势随波长红移逐渐减弱。利用吸收法在线测量NO浓度时不应假定NO气体吸收截面为常数,应根据对烟气温度对NO吸收截面进行实时补偿计算,能够有效提高NO气体浓度在线测量的精度。     

水汽吸收对基于宽带腔增强吸收光谱的NO3自由基测量的影响

非相干宽带腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术凭借其高选择性、高灵敏度、高时空分辨率等优势而逐渐成为NO_3自由基的主要测量方法之一。然而其使用的光谱仪分辨率有限,不足以分辨水汽的精细吸收结构,导致水汽的吸收非线性,进而影响NO_3自由基浓度的准确反演。介绍了一种基于插值法获取水汽有效吸收截面的方法,并将其用于消除IBBCEAS装置中水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰。利用不同浓度的水汽吸收谱结合插值法获得了水汽的有效吸收截面,使用该有效吸收截面来反演不同浓度的水汽,反演结果与商用湿度计测量结果的线性相关系数为0.99789。在此基础上测量并拟合了不同水汽浓度下NO_3自由基和NO_2气体的吸收,在拟合残差上未发现水汽残余结构,水汽反演结果与商用湿度计测量值的线性相关系数为0.999。在30 s的积分时间内,NO_3自由基和NO_2的探测极限分别为5.8×10~(-12)和3.6×10~(-9)。将本装置应用于夜间大气中进行NO_3自由基和NO_2浓度的测量,测得NO_3自由基体积分数为18.4×10~(-12)～22.9×10~(-12),平均体积分数为20.2×10~(-12),NO_2体积分数为0.6×10~(-9)～16.0×10~(-9),平均体积分数为9.9×10~(-9)。实验结果表明:利用插值法获得的水汽的有效吸收截面能够有效消除水汽吸收对NO_3自由基浓度反演的干扰,提高NO_3自由基和NO_2气体浓度测量的准确度。     

温度对NH_3气体紫外吸收截面影响研究

为了研究NH3气体在紫外203～220 nm内吸收截面随温度的变化规律,采用高分辨率光栅单色仪、氘灯光源、闭式气样室和配气装置,测量NH3气体温度由308 K升高至397 K的吸收截面.NH3气体吸收截面由离散吸收和连续吸收两部分组成.结果表明,随着温度的升高,基态剩余量子旋转、振动迁移到激发态的概率减少,最终导致离散吸收截面峰值的降低.随着温度由308 K升高至397 K,在特征波长212.5 nm处,离散吸收截面峰值的最大相对减幅为46%.NH3气体在这个波段的吸收截面存在明显的等波长间隔分布特征,约为4 nm.随着温度升高,峰值位置未见变化.连续吸收截面整体上随温度升高而减小,且这种减小趋势随波长红移逐渐减弱.由于NH3气体吸收截面随温度的变化呈现较大的变化,实测时应对气体浓度在线测量结果进行温度补偿计算.     

基于太阳光谱的NO2浓度反演方法

 构建了一套光谱测量系统,以太阳光为光源,利用高精度成像光谱仪采集太阳光谱,选取某一时刻的太阳光谱为参考,结合当时的污染气体浓度数据,应用差分吸收原理,反演出其他任意时刻的NO2浓度。运用Origin7.5软件进行光谱解析,根据HITRAN数据库绘制吸收截面谱,并获取指定数值的应用,实现了对光谱谱线的定量分析,并且误差小。该反演过程具有光谱处理失真低以及反演参量精度高的特点,一定程度上提高了太阳光谱反演气体浓度的精度。实验结果与其他设备测量结果一致,证实了该方法的可行性。     

非相干光宽带腔增强吸收光谱技术应用于SO_2弱吸收的测量

非相干光宽带腔增强吸收光谱作为高灵敏检测技术,已成功应用于多种大气痕量气体浓度的测量。根据腔增强吸收光谱技术测量原理可知,若已知测量气体准确浓度,镜片反射率随波长的变化曲线、有效吸收长度、光学腔内有无测量气体吸收前后的光辐射变化,可测量出待测气体的吸收截面。SO_2由于a~3 B_1—X~1 A_1自旋禁阻跃迁,在345~420nm波段吸收截面较低(~10~(-22) cm2/molecule),其测量有一定难度,而准确的弱吸收截面对于卫星反演大气痕量气体浓度以及大气研究等方面均有重要意义。采用365nm LED光源的宽带腔增强吸收光谱实验装置测量357~385nm波段范围SO_2的弱吸收,获得该波段SO_2弱吸收截面,并与已公开发表的SO_2吸收截面进行对比,相关系数r为0.997 3,验证了非相干光宽带腔增强吸收光谱技术准确测量气体弱吸收截面的适用性。     

中红外谐波检测背景信号漂移的修正方法

可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）由于具有高灵敏度、高分辨率、非侵入及实时检测等特点,被广泛应用于燃烧诊断、痕量气体监测、工业过程控制等领域中。波长调制光谱（WMS）的二次谐波（2f）检测是最常用的TDLAS气体传感方法之一。激光器作为TDLAS-WMS在线检测系统中最核心的部件之一,在长期运行过程中会由于其工作温度等因素变化,引起输出激光波长漂移和2f背景信号基线变化,从而导致气体浓度反演的精确度和TDLAS-WMS在线检测系统的稳定性降低。针对上述问题,根据NO气体分子在中红外波段5.176~5.189 μm的基频吸收特性,选择峰值发射波长位于5.184 μm的分布反馈式连续波量子级联激光器（DFB-CW QCL）,分析了输出激光中心波长对应的峰值采样点位置随采样时间变化的漂移规律和2f吸收及其背景信号的漂移特性。基于上述分析,提出了以2f信号平均峰峰值替代2f信号峰值建立气体浓度反演模型以修正2f背景信号基线漂移,并结合以信噪比最优为2f背景信号波长漂移修正原则的2f背景信号漂移综合修正方法,以消除TDLAS-WMS在线检测系统长期连续检测过程中2f背景信号漂移对气体浓度反演结果的不利影响。研究结果表明,2f信号平均峰峰值随配置的NO样气浓度的增加而增大,这两者呈现较好的线性关系,其拟合曲线的线性拟合度R2达到了0.999 9。在使用体积浓度为20×10-6 NO气体样品开展的连续60 min监测实验中,波长漂移修正后,反演浓度的标准偏差由波长漂移修正前的0.19×10-6下降到了0.07×10-6,反演浓度的最大相对误差由波长漂移修正前的6.30%下降到了3.85%,相对误差均方值由波长漂移修正前的24.39%下降到了9.99%。结果显示,该2f背景信号漂移综合修正方法可以有效地抑制2f背景信号漂移对气体浓度反演结果的影响,显著提高了TDLAS-WMS在线检测系统连续监测的灵敏度、精确度和稳定性。     

非线性回归法确定差分吸收光谱缓变结构提高NO_2浓度反演精度

分析了差分吸收光谱法反演大气二氧化氮(NO2)浓度过程中任意选择缓变吸收结构表达式对反演结果的影响。传统的二氧化氮浓度反演中直接用比值光谱的低阶拟合曲线代替缓变吸收信息,阶次选择任意,数值模拟发现这种方法会给反演结果带来很大的误差(最大在40%以上)。本文提出以二氧化氮吸收截面为参考,通过对比值光谱的非线性回归,确定缓变吸收信息的表达式。此方法避免了拟合多项式选择的任意性,提高了二氧化氮浓度反演的准确性,数值模拟结果误差不超过1%,并以此获得了合理的二氧化氮浓度实测值。     

基于可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放NO浓度瞬态测量（英文）

NO_x是柴油机排放的主要污染物质,它对人体和环境的危害极大,其中NO含量又占NO_x总量的90%以上,因此合理准确的检测柴油机排放物中NO的含量对NO_x含量的检测尤为关键。现有的测试方法由于采用采样分析法,不能及时反映真实情况,光学检测方法作为一种新型的测试技术,在很多领域都有应用。结合光学检测方法对稳态和瞬态过程下的NO浓度用TLAS技术开展研究,通过模拟NO浓度的变化情况,验证这种方法在柴油机上应用的可行性,选择一台中心波长为5 263nm的带间级联激光器用于检测,为获得不同浓度的混合气体设计一套配气混合系统,用高纯度的NO作为被测气体,N_2作为背景气体,配比不同浓度的测试样气,在稳态测量时,分别配比浓度为500,1 000,2 000ppm的样气进行试验,得到相对误差小于1%,最大绝对误差为11.5ppm。在瞬态测量中,分别对浓度增加与减少过程进行试验,实时测量气室内的浓度变化情况,在1ms时间分辨率的情况下可实现5.2%的最大相对误差。通过设计的系统,可以实现NO浓度的瞬态测量,能将此方法应用到柴油机上,这种方法有利于研究柴油机的排放物含量。     

基于可调谐激光吸收光谱技术的柴油机排放NO浓度瞬态测量

NO_x是柴油机排放的主要污染物质,它对人体和环境的危害极大,其中NO含量又占NO_x总量的90％以上,因此合理准确的检测柴油机排放物中NO的含量对NO_x含量的检测尤为关键。现有的测试方法由于采用采样分析法,不能及时反映真实情况,光学检测方法作为一种新型的测试技术,在很多领域都有应用。结合光学检测方法对稳态和瞬态过程下的NO浓度用TLAS技术开展研究,通过模拟NO浓度的变化情况,验证这种方法在柴油机上应用的可行性,选择一台中心波长为5 263 nm的带间级联激光器用于检测,为获得不同浓度的混合气体设计一套配气混合系统,用高纯度的ＮＯ作为被测气体,N₂作为背景气体,配比不同浓度的测试样气,在稳态测量时,分别配比浓度为500,1 000,2 000 ppm的样气进行试验,得到相对误差小于1%,最大绝对误差为11.5 ppm。在瞬态测量中,分别对浓度增加与减少过程进行试验,实时测量气室内的浓度变化情况,在1 ms时间分辨率的情况下可实现5.2%的最大相对误差。通过设计的系统,可以实现NO浓度的瞬态测量,能将此方法应用到柴油机上,这种方法有利于研究柴油机的排放物含量。     

基于O2-O2吸收的非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法研究

针对传统非相干宽带腔增强吸收光谱浓度反演方法的定量结果易受镜片反射率标定误差的影响问题, 提出了一种基于测量大气O₂-O₂吸收的浓度反演方法. 该方法是将非相干宽带腔增强吸收光谱技术的光学增强腔等效成吸收光程不随波长变化的多次反射池, 首先根据测得的宽带腔增强大气吸收谱和参考谱计算出光学厚度, 并应用差分光学吸收光谱算法拟合修正后的气体吸收截面到光学厚度, 反演得到大气中O₂-O₂以及被测气体的柱浓度, 然后根据O₂-O₂在大气中的含量已知且相对稳定这一特性, 确定出等效多次反射池的吸收光程, 最后从被测气体的柱浓度中扣除吸收光程信息得到被测气体的浓度值. 以监测大气中NO₂实验为例, 应用该方法在454-487 nm波段反演得到了大气NO₂的浓度(1-30 ppbv范围内), 并将反演结果与传统浓度反演方法的结果进行了对比, 发现两者的不一致性在7%以内. 实验结果表明, 非相干宽带腔增强吸收光谱技术可以利用大气O₂-O₂的吸收来定量其他被测气体的浓度, 而且定量结果对镜片反射率的标定误差不敏感.     

植物中硝态氮、氨态氮、总氮测定方法的比较研究

植物样品经硫酸 过氧化氢凯氏法消煮后 ,分别用直接吸光光度法、靛酚蓝比色法、过硫酸钾氧化吸光光度法获得硝态氮 (包括亚硝态氮 )、氨态氮、总氮的含量。通过样品测试数据的比较 ,证明分别测得的氨态氮、硝态氮含量之和与所测总氮结果一致。本文为植物生态学和植物学中氮元素各种形态含量的分析提供了选择测定方法的依据     

基于非色散紫外算法的一氧化氮气体检测与分析

提出了一种基于非色散紫外(NDUV)算法,利用光电二极管阵列(PDA)探测器和光谱仪检测一氧化氮气体的分析方法。通过对比分析不同积分次数下一氧化氮吸收谱和无吸收谱内不同波长宽度的总光强,引入光源影响因子F和吸收谱因子B,得到吸光度与浓度的拟合方程及相关系数。结果表明,采用合适的拟合阶数、拟合波长宽度和分析方法,吸光度与浓度的二阶拟合相关系数可达0.999 9以上, 通过拟合方程所获得的待测气体浓度与标准值浓度的误差在3%以内。     

空气中O2和N2摩尔分数的拉曼散射多通道测量

开发了一套基于激光拉曼散射的多通道气体光学检测系统,应用于空气中主要组分的摩尔分数定量测量.针对性的设计了532 nm激光脉冲展宽器,能有效地避免脉冲激光在高能量状态下造成气体裂解、石英玻璃损伤等现象的发生,提高了气体拉曼散射的信噪比.在实验室环境压力和温度下,对气体样池内空气进行了长66 mm×直径1 mm激发区域同步10通道(每通道长约6.6 mm)的拉曼散射实验.得到了各通道下氧气(O2)和氮气(N2)的拉曼光谱和摩尔分数,及O2相对于N2的相对响应因子RO2.完成了26次重复性实验,每次为200个激光脉冲激发自发拉曼光谱的累加.结果表明,各通道间计算的平均的氧摩尔分数x-O2和相对于氮气的相对响应因子-RO2的标准偏差分别为0.015和0.024,但它们的平均值与10通道合并方式下的实验结果完全相同,准确率达98%,完全满足实时地并具有时空分辨力的定量测量混合气体摩尔分数的要求.该系统可满足于各种动态燃烧过程的光谱检测与分析.     

Nitric oxide detection inside the cylinder of an SI engine by direct UV absorption spectroscopy

The present work is a first step for the implementation and the development of a rapid and quantitative measurement technique using the UV broadband-lamp absorption spectroscopy. This technique is applied to detect nitric oxide molecules inside the combustion chamber of a methane-fueled spark-ignition engine. The ability of this technique to detect NO in very harsh thermodynamic conditions is proved under certain engine operating conditions. In spite of the broadband absorption, mainly due to the hot CO₂ and H₂O, clear NO absorption γ-bands are observed when the engine is skip-fired or when NO is added at the intake port. It was however, not possible to detect any nitric oxide absorption during the combustion time when each cycle was ignited and no nitric oxide was added. Finally, using the skip-ignition mode, the acquired NO absorption spectra allowed to conclude that evacuation of the in-cylinder residual gases can be complete at the end of the sixth cycle.     

脉冲电晕放电脱除NO化学反应动力学过程

采用非接触的色散荧光发射光谱和时间分辨光谱方法,在大气压条件下,对脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学过程进行了实验研究。在该研究中,首先利用色散荧光发射光谱方法,得到纯NO气体脉冲电晕放电中各活性粒子的色散荧光谱,并对其进行归属,确定了各活性粒子的灵敏指纹跃迁谱线;在此基础上,通过测量NO气体放电过程中所产生的N+,O,N₂及NO分子的灵敏指纹跃迁谱线的时间行为特性,研究脉冲电晕放电脱除NO的化学反应机理。实验结果表明：在脉冲电晕放电过程中,NO分子首先与高能电子发生非弹性电离碰撞,变成NO+离子,随后NO+离子发生解离反应,形成N+离子和O原子;N+离子在向阴极运动过程中与电子碰撞结合成激发态N原子,继而和其他激发态N原子结合成为激发态N₂;而O原子则应与其它O原子结合成为O₂。由此建立了大气压条件下纯NO气体脉冲电晕放电脱除NO的化学反应动力学模型。     

氧分压对Cu-NiFe_2O_4金属陶瓷相成份的影响

用高温固相法合成的NiFe2O4陶瓷粉末,选取Cu为金属陶瓷的金属相成分,研究了氧分压对Cu-NiFe2O4金属陶瓷的相成份的影响,结果表明:当烧结温度为1150℃,氧分压大于2.23Pa时,Cu被大量氧化;氧分压小于4.2×10-3Pa时,Cu和离解的Ni反应生产Cu3.8Ni合金,试样的导电性或抗氧化性都会降低,1150℃下烧结制备Cu-NiFe2O4金属陶瓷的最佳氧分压是(0.3-42.0)×10-2Pa。     

单源进液金属有机化学气相沉积法工作气压对YBCO薄膜制备的影响研究

基于金属有机化学气相沉积法(MOCVD),在沉积有Y2O3/YSZ/ CeO2( YYC)多层过渡层的Ni - W_at.5％金属基带上沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)超导薄膜.通过对单源进液系统的优化,使金属有机源连续稳定地输送到蒸发皿进行闪蒸.优化总气压并通入N2O气氛,以获得高质量的YBCO薄膜.在优化的温...     

射频磁控溅射法制备ZnO薄膜的发光特性

利用射频磁控溅射法在硅衬底上制备出具有（002）择优取向的氧化锌薄膜，用波长为300nm的光激发，观察到在446nm处有一强的光致发光峰，它来自于氧空位浅施主能级上的电子到价带上的跃迁。并讨论了发光峰与氧压的关系以及退火对它的影响，且给出了解释。     

差分光学吸收光谱法研究卷烟主流烟气NO_2

利用差分光学吸收光谱(DOAS)仪对不同品牌卷烟主流烟气中的NO2进行连续、实时、在线测量,使用RM200型转盘式20孔道吸烟机,一次将20只卷烟顺序输送到吸烟转盘上,间隔3 S依次点火,并将卷烟烟气通入与之直接相连的总光程为31.5 m的怀特池,利用差分光学吸收光谱技术,町在6～7 min之内完成对整只卷烟的逐口测量.提高了测量结果的时间分辨率.抽吸开始时,怀特池气压被抽到5.2×104Pa,所有卷烟完成测量时,气压恢复到1.03×105Pa;抽吸结束后,怀特池中NO2的浓度在0.89 mg/m3和1.54 mg/m3之间.比较不同品牌的卷烟,主流烟气中NO2浓度有明显差别,特别是混和型卷烟比烤烟型高83%,该技术对卷烟烟气成分的快速检测提供了,一种简便的方法.