激光吸收光谱气体检测中的干扰因素分析和温度校正方法研究

可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术,具有高选择性、高响应性和高分辨率等特点。根据分子光谱吸收原理,被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化,进而影响气体浓度反演的准确性。为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性,选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体,设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14～1 100℃)的气体吸收光谱检测实验,与HITRAN数据库中光谱参数进行对比,并对结果进行校正和分析。同时,以探测信号有效扫描区域的线性度、标准差和残差平方和等参数为依据,分析了不同材质的窗片对高温实验的影响,通过升降温实验数据的分析,选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。经过对标准浓度的CO进行高温实验,发现随着温度的升高,二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势,符合理论公式的变化规律。经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性,实现了热背景下光谱检测的校正,验证了变温时2f幅值校正的准确性。该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考,尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。     

970 nm高功率光栅外腔可调谐半导体激光器

宽条形半导体激光器广泛应用于激光泵浦、激光加工等领域。针对宽条型半导体激光器输出光谱宽、调谐范围小的问题,采用衍射效率分别为28%和55%的反射式衍射光栅作为反馈元件构建了宽条形970 nm波长光栅外腔半导体激光器。研究了Littrow结构激光器参数对其性能（调谐范围、功率、阈值电流、线宽）的影响。实验结果表明,通过结构优化可得到窄线宽可调谐激光输出,适当地提高温度和使用较高衍射效率的光栅可增加激光器调谐范围,并且较高衍射效率的光栅可降低激光器的阈值电流。基于S偏振入射方式的光栅外腔激光器最大可实现27.87 nm的波长调谐范围,光谱线宽压窄至0.2 nm,输出功率可达1.11 W。     

面向宽温域功能器件的连续组分外延铁电薄膜

Ba_xSr(1–x)TiO₃ (BST)铁电薄膜因为拥有高介电常数、强电场调谐性和较低的微波频段介电损耗可应用于微波可调谐器件.然而铁电材料中普遍存在的介电常数-温度依赖性使得常规单组分铁电薄膜的高可调率温区受制于相变温度,难以满足宽温域适用性的需求.为研究可用于宽温域功能器件的铁电薄膜,采用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了单组分Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜、Ba_0.2Sr_0.8TiO₃薄膜以及Ba_0.2Sr_0.8TiO₃/Ba_0.5Sr_0.5TiO₃异质结构薄膜.通过对比其介电性能,发现垂直方向上Ba/Sr组分分布可有效改善BST薄膜的温度依赖性,然而异质结构的构建可能带来界面问题,同时也使其品质因子难以提升.本文提出采用独特的水平方向连续组分薄膜制备技术制备BST组合薄膜,有...     

紧凑式多光谱成像系统设计和优化

针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题,从孔径分割多光谱成像系统模型出发,设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统,总体尺寸优于12.4×8×8(mm)³。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在480～650nm波长范围内视场角20°、F/#0.4、焦距2.5mm、总长12.4mm、单通道MTF在153lp/mm大于0.35、畸变小于0.23%。与现有技术对比,该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率,实现了单通道500×400的像素分辨率和6.8nm的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比,其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率;且具备小型化、轻量化和低成本的特点。     

基于压电效应的光电子集成技术研究进展（特邀）

压电效应是一种实现电能与机械能之间相互转换的重要物理现象。随着集成光电子技术和压电薄膜材料制备技术的日益成熟,压电效应在光电子集成芯片领域引起广泛的研究。在压电效应的作用下,外部电场可以操控薄膜材料的形变,从而改变折射率,实现光电调谐和声光调制。本文首先介绍常见压电薄膜材料及其研究进展,随后回顾和探讨基于压电效应的光电子集成器件的研究进展。最后,对压电调谐器件和声光调制器的应用进行介绍和展望,分析其大规模应用面临的挑战和问题。     

地震作用下结构的AMTMD主动控制策略

提出了一种新的控制策略——主动多重调谐质量阻尼器(AMTMD)．AMTMD控制系统频率呈线性分布．AMTMD保持相同的刚度和阻尼但质量变化．AMTMD的主动控制力采用Roorda(1975)提出的生成模式．基于结构的广义振型模型，导出了设置AMTMD时结构的动力放大系数(DMF)．于是AMTMD优化准则选择为结构最大动力放大系数的最小值的最小化．分别使用位移、速度和加速度传感器，通过最优搜寻，研究了反映AMTMD有效性和鲁棒性的参数．这些参数包括：频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比、Min．Min．Max．DMF、标准化反馈增益系数和环增益系数．为比较，同时考虑了多重调谐质量阻尼器和主动调谐质量阻尼器．而且，数值结果表明：AMTMD比MTMD具有更高的有效性和鲁棒性且ATMD也有更高的有效性．     

液体调谐减振器的分析

本文利用Ｌａｍｂ变换，考虑液体的粘性，略去二维Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程中的非线性预后，建立了频域内Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｒｅｓ方程的边界积分表达式，完整地处理了边界条件（包括自由面边界条件和固壁边界条件）并且给出了液体随结构振动时的附加质量与阻尼的计算表达式。     

调谐流体阻尼器及其应用

以两层流体调谐阻尼器为例，介绍了ＴＬＤ的自振特性和减振机理，通过计算实例阐明了两层流体ＴＬＤ的优点和应用前景。     

地震作用下基于ADMF和系统参数组合的最优MTMD

多重调谐质量阻尼器 ( MTMD)是由许多频率成线性分布的调谐质量阻尼器组成。可能的系统参数组合形成 5种 MTMD,即 MTMD-1～MTMD-5。基于在基底加速度作用下具有一般 MTMD时结构的加速度传递函数 ,建立了 MTMD-1～ MTMD-5加速度动力放大系数 ( ADMF)的统一模式。利用 ADMF和数值寻优技术进行了详细的最优参数研究。最优参数包括 :最优频率间隔、最优阻尼比、最优调谐频率比。大量的数值比较表明 :在MTMD地震反应控制工程中 ,应优先选择 MTMD-1。     

自抗扰控制思想在动力调谐陀螺仪力平衡回路中的应用

提出了动力调谐陀螺力平衡回路的自抗扰控制方法(ADRC)。在计算机仿真的基础上搭建陀螺仪力平衡回路硬件电路，利用转台对动力调谐陀螺施加不同扰动，观察在大角度或大角速率等动态条件下ADRC控制技术对陀螺仪的控制效果。