光声光谱技术在多组分气体浓度探测中的应用

CO和CH_4气体作为判断变压器运行状态的故障气体,对其浓度的探测在变压器维护中具有重要意义.为了准确探测变压器运行过程中产生的CH_4和CO气体浓度,本文利用光声光谱技术,设计了一套基于宽带光源的多组分气体探测系统,和共振型光声系统相比,该系统中所用的非共振型光声池体积小,易加工,池内各处信号强度相同,降低了对声学信号探测器的安装要求.系统的性能通过对CO和CH_4气体的探测进行评估.首先,从理论上分析了信号强度与调制频率呈反比,然后根据宽带光声系统在不同调制频率下的响应,确定系统的最佳调制频率为22 Hz.在最佳调制频率下,根据温度与待测气体光声信号的关系,对光声信号进行温度补偿,消除温度变化对光声信号的影响,进一步提高了系统的稳定性.最后,通过不同浓度的CH_4和CO气体对系统进行标定.实验表明,温度补偿前后,光声信号随温度的漂移分别为0.023 23V/℃和8.383 48×10~(-5) V/℃,通过对不同浓度CH_4和CO气体的探测,系统的线性度分别达到0.995和0.998 4.在一个大气压下,积分时间为1s时,宽带光声探测系统对CO和CH_4气体的探测极限浓度能够达到1μL/L.该系统成本低,线性度好,探测灵敏度符合国标对变压器维护过程中CO和CH_4气体的探测要求.     

Mechanism of proton anisotropic velocity distribution in the solar wind

Although it has been long that spacecraft observed the anisotropy of velocity protons in the solar wind, there is still not a reasonable explanation. In this paper we try to give an explanation from the diffusion plateau of protoncyclotron resonance predicted by the quasi-linear theory for the resonance between the protons and the parallel propagating waves. We consider the effect of dispersion relation on diffusion plateau and notice that the diffusion plateau we have got by using cold plasma dispersion relation accords with the density contours in the velocity phase space detected at 0.3 AU in fast solar wind. For explaining proton distributions obtained in the fast solar wind from 0.7 AU to 1 AU hot plasma dispersion relation should be considered. We also give a theoretical relation of proton thermal anisotropy A and plasma parameter β.     

基于共振型高灵敏度光声光谱技术探测痕量乙炔气体浓度

乙炔气体作为判断变压器运行状态的一种故障气体,其浓度的高低反映了变压器的运行状况,因此对其浓度的探测在变压器的维护中具有重要意义。为了准确探测变压器运行过程中产生的乙炔气体浓度,为变压器的维护提供技术参数,针对基于DFB激光器的共振型光声光谱技术痕量乙炔气体检测技术开展研究,对传统的光声光谱探测系统进行改进。根据光声光谱技术的理论可知,光声信号的强度与入射激光的功率成正比,所以在光声池的出射窗口采用一个平面反射镜将红外光再次反射到光声池中以增加入射光功率,增强光声信号强度,进一步提高了光声系统的探测灵敏度。通过一定浓度的乙炔气体在不同调制频率和不同调制深度下光声信号强度的变化,确定光声探测系统的最佳调制频率和最佳调制深度为767 Hz和0.3 mV。利用不同浓度乙炔气体对系统进行标定,然后采用最小二乘法对光声信号与气体浓度进行拟合,二者具有很好的线性度。通过Allan方差计算可知,系统在平均时间达到200 s时,能够达到最低探测极限浓度。实验表明,在一个大气压下,积分时间为10 ms时,改进后的共振型光声光谱探测系统对乙炔气体的最低探测极限浓度达到了0.3 μL·L-1。还将小波去噪技术引入到低浓度下乙炔气体的光声信号处理中,有效消除了低浓度气体光声信号中的噪声,提高了信噪比。设计的共振型光声光谱探测系统操作简单,最低探测浓度符合国标中对变压器维护过程中对乙炔气体的探测需求,在变压器维护领域具有广阔的应用前景。     

立方钙钛矿RbZnF3电子、弹性和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和赝势平面波方法研究了立方钙钛矿RbZnF3的电子结构和光学性质;利用静水有限应变技术计算研究了RbZnF3弹性常数Cij、体积弹性模量B和剪切模量G随压力的变化关系。基态下,RbZnF3晶格常数a和体积弹性模量B0计算值与实验值以及其他理论值一致。根据能带结构、总态密度以及分波态密度分析可知：基态下立方钙钛矿结构RbZnF3为间接带隙半导体材料,带隙为3.57eV,与其他计算结果比较,本文计算结果偏低,这是由于局域密度近似(LAD)或广义梯度近似(GGA)交换关联函数的局限性所致。基态下RbZnF3的Mulliken电荷分布和集居数说明：RbZnF3属于共价键和离子键所形成的混合键化合物;RbZnF3的电荷总数主要来源于Rb 4s和4p轨道,Zn 3d轨道,以及F 2s和2p轨道。电荷主要从Rb, Zn原子向F原子转移。同时,本文还计算研究了RbZnF3的光学介电函数、吸收系数、复折射率、能量损失谱和反射系数等光学性质。     

基于交换耦合模型纳米双相(硬磁/软磁)自旋体系的磁性

采用MonteCarlo方法对由异类自旋组成混合Heisenberg自旋体系进行了数值计算,以模拟和预测基于交换耦合模型纳米双相(硬磁软磁)磁性体系的磁性.区别于以往所报道的那些直接针对硬磁NdFeB与软磁纳米αFe复合磁体的微磁学计算工作,着眼于符合Heisenberg模型的两类完全不同的原子自旋集团(硬磁自旋和软磁自旋)之间的直接交换耦合作用,模拟计算了由这两类自旋组成的复合自旋体系的内禀矫顽力Hc、剩余磁化强度Mr、最大磁能级(M×H)max等宏观磁性参量随软磁自旋集团的尺度和体积百分比、两类自旋集 关键词： Heisenberg模型 MonteCarlo模拟 纳米复合磁体 Nd-Fe-B     

Crystal growth and optical properties of Cr3+, Er3+, RE3+: Gd3Ga5O12 (RE=Tm,Ho, Eu) for mid-IR laser applications

In this paper we report on the optical properties of triply Cr³⁺, Er³⁺, and RE³⁺ (RE=Tm, Ho, Eu) doped Gd₃Ga₅O₁₂ crystals that were grown by the Czochralski method. Optical absorption, near-infrared (NIR), and mid-infrared (mid-IR) fluorescence spectra were characterized for the fabricated crystals and corresponding luminescence decay measurements under 654 nm excitation were also carried out. Based on the analysis of energy transfer process between Er and RE (RE=Tm, Ho, Eu) ions, the energy transfer efficiency (ETE) values were evaluated, correspondingly. From the spectral data of all the studied crystals, it is observed that the co-doped Cr³⁺ ion highly increases the absorption pump power and the three kinds of co-doped RE³⁺ ions depopulate the Er:⁴I_13/2 energy level effectively. The spectral analysis shows that titled rare earth doped crystals are promising materials for ～3.0 μm mid-IR laser applications and among them Cr,Er,Eu:GGG is relatively more suitable due to its excellent optical properties compared with others.     

外调制CATV光发射机中并行结构预失真补偿技术

针对外调制式CATV光发射机中固有的非线性复合三阶差拍(CTB)失真,提出了一种并行结构的预失真补偿电路技术,并进行了详细的理论分析.在此基础上设计制作了基于互补型二极管阵列的预失真非线性补偿电路,实现了50～550MHz宽频带内CTB补偿15dB～18dB,同时对二次失真没有影响.     

光纤CATV外调制发射机中的复合二次失真及其抑制

复合二次失真(CSO:Composite Second Order Distortion)是光纤CATV中最主要的非线性之一.理论分析表明:在外调制CATV中,将调制器偏置在最佳偏置点可以消除CSO,但外调制器最佳偏置点却随时间及环境温度等漂移,因而会导致CSO的严重恶化.本文提出了一种易于实现的调制器偏置点控制方案,并进行了详细的理论分析与实验研究,结果显示该方案能够将50～550MHz宽频带内电视信号CSO指标抑制在-65dB以下.