基于波导CO2激光器的光声光谱仪

基于波导CO2激光器的光声光谱仪采用激光谐振腔内置光声池结构、低噪声纵向共振光声池和计算机控制的多谱线多种气体成分测量分析系统。文中详细给出了波导CO2激光器和光声池的设计参数,介绍了多种气体成分同时测量的原理和计算机控制测量软件的设计思想,实验中对有Brewster窗片和无窗片光声池的噪声特性和检测灵敏度极限作了分析比较,实验结果表明,该光谱仪对C2H2和O3的极限检测灵敏度分别达到10^-11和10^-9量级,能够对多种与大气污染和生物气体交换有关的微量气体进行高灵敏度、实时。连续、自动地监测。     

变压器油溶解气的激光光声光谱分析

变压器油中溶解气分析能够预防变压器故障的发生。激光光声光谱检测技术具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点,用于变压器油中溶解气分析的前景广阔。本文利用激光光声光谱检测系统,分别对C2H2、CO2及C2H2/CO2混合气体进行了检测,单一气体的检测极限灵敏度分别达到了12 ppb和36 ppm。通过自制高压脉冲发生器模拟变压器放电故障,并利用顶空油气分离装置,对变压器放电故障的特征气体C2H2的产气量进行了测量。     

一种非本征光纤法布里-珀罗传感器的信号解调算法

给出了一种基于均方误差估计的非本征光纤法布里-珀罗(EFPI)传感器的腔长解调算法。在参量估计方面, 均方误差将估计子的方差和偏差结合在一起, 具有更高的估计精度和准确度。如果给出某一个真值的一系列估计子, 则具有最小均方误差的估计子比其他估计子更为有效。在非本征光纤法-珀传感器的腔长解调方面, 则实际腔长对应于腔长均方误差估计取最小值时的腔长估计子。对一个非本征光纤法-珀压力传感器的测试结果表明, 腔长解调分辨率为0.18 nm, 对应的压力分辨率可达2.99 kPa。与传统的解调算法相比, 通过该算法可在较宽的动态范围内获得高的解调分辨率, 并实现绝对腔长的解调。     

基于激光光声光谱超高灵敏度检测SF_6分解组分H_2S

H_2S是SF_6气体绝缘设备中放电故障诊断的特征组分之一;针对H_2S在红外波段吸收系数小,传统光学检测方法对H_2S检测灵敏度较低的问题,结合大功率光纤激光放大技术、共振式激光光声光谱技术、波长调制光谱技术和二次谐波检测技术,提出了一种基于光纤放大激光光声光谱的SF_6分解组分H_2S气体的超高灵敏度检测方法;采用近红外可调谐窄线宽分布反馈激光二极管级联高饱和输出功率掺饵光纤放大器作为光声激发光源,搭建具有超高灵敏度的激光光声光谱微量H_2S气体检测系统。结果表明:当测量时间为100s时,该系统对SF_6背景中H_2S气体的检测极限达到1.5×10~(-8)。     

基于可调谐光纤激光器的C_2H_2气体光声光谱检测

研制了基于可调谐掺Er光纤激光器的共振式光声光谱乙炔气体检测系统,结合波长调制和锁相放大器的二次谐波信号检测技术,有效地消除了光声池窗片和池壁吸收入射光而引起的背景噪声,通过对该系统的光学、声学和电子检测系统的优化,实现了低浓度乙炔气体的流动式检测.实验结果证明,当气体浓度较低时,二次谐波振幅与气体浓度成正比,其线性响应相关度达到0.999 53.在常温常压和3.5 mW平均光功率以及100 ms锁相积分时间条件下,乙炔气体的极限检测灵敏度达到了0.3 ppm(1 ppm=1μg·mL-1)(SNR=1时),系统用可调谐掺Er光纤激光器代替半导体激光器作光源,降低了成本,为发展低成本、实用、便携式微量气体光谱榆测仪器奠定了基础.若采用多光程光声池,或者采用EDFA提高激光功率,可大幅度提高信噪比,将极限检测灵敏度提高至ppb(1 ppb=1 ng·mL-1)量级.     

一种新的白光光纤传感系统波长解调方法

提出了一种新的白光非本征法布里-珀罗干涉（EFPI）光纤传感系统的干涉谱处理方法,在白光法布里-珀罗干涉光纤传感系统中,一个中心波长为850nm的发光二极管（LED）作为宽谱光源,HR2000高分辨力微型光谱仪用来测量返回的干涉光谱。通过跟踪干涉光谱中的特定谱峰点,法布里-珀罗干涉传感器的腔长值可以被解调出来。应用反向传播神经网络,解决了单峰测量方式的级次模糊问题。反向传播神经网络能够分辨出干涉谱中不同谱峰的干涉级次,因而可以进行多个谱峰的连续跟踪。从而实现了高精密度、大动态范围的测量。进行了基于这种干涉谱处理方法的白光法布里-珀罗干涉传感系统的应变测量实验。利用该传感系统实现了精密度达0．1με,500με范围的应变测量。     

CO激光器△V＝2受激跃迁小信号增益系的计算

本文对CO激光器的稳态动力学模型作了修正和补充,通过计算机数值求解描述电子能量分布的Boltzmann方程和CO分子动力学方程,得到了CO分子电子基态中各个振动能级的粒子数分布,并首次计算出不同放电参数下泛频受激跃迁（△V＝2）的小信号增益系数。计算结果对泛频CO 的设计和运行参数优化有指导意义。     

CO激光器Δν＝2受激跃迁小信号 增益系数的计算

本文对CO激光器的稳 态动力学模型作了修正和补充,通过计算机数值求解描述电子能量分布的Boltzman n方程和CO分子动力学方程,得到了CO分子电子基态中各个振动能级的粒子数分布,并首次 计算出不同放电参数下泛频受激跃迁(Δν＝2)的小信号增益系 数。计算结果对泛频CO激光器的设计和运行参数优化有指导意义。     

基于可调谐掺铒光纤激光器和掺铒光纤放大器的光声光谱气体分析仪

光声光谱技术用于检测低浓度乙炔气体具有灵敏度高、连续和快速实时在线测量的特点.采用近红外可调谐掺铒光纤激光器(TEDFL)串接大功率掺铒光纤放大器(EDFA)作光源,采用一阶纵向共振式双程吸收光声池,并运用波长调制和二次谐波榆测技术,研制出一种新的高灵敏度微量气体近红外光声光谱分析仪.在常温常压下对低浓度乙炔气体的实验测量结果表明,该系统的极限检测灵敏度达到1.3×10-9,其线性响应相关度达到0.99957,能够满足工业、环境监测和电力系统等对乙炔检测和分析的需要.     

基于差频激光源的微量气体光声光谱检测系统

在周期极化的铌酸锂晶体中混合1．5－1．6μm可调谐半导体激光和1.064μmNd,YAG调Q脉冲激光,得到3．35－3．66μm的连续可调谐窄线宽激光脉冲,平均输出功率达0.2mW,实验装置比OPO相对简单,紧凑,无振荡阈值,根据该差频发生器的输出特性,设计了共振频率可调的光声池和光声光谱检测系统,并首次利用该系统对低浓度的CH4样品气体进行了光声谱测量,实验结果显示了系统在微量气体测量方面的优越性。