用于开放性实验和演示实验的静电场中的乒乓球

静电场与物质的相互作用，既表现在静电场对物质的影响，也表现在物质对静电场的影响．现在让我们用一个创造性的实验来更进一步了解静电场中的电介质极化和导体静电感应现象．     

基于连续量子级联激光器的1103.4cm–1处NH3混叠吸收光谱特性研究

由于NH3在大气气溶胶化学中具有重要作用,所以快速和精确反演NH3浓度对环境问题非常重要.本文以9.05μm的室温连续量子级联激光器(quantum cascade laser,QCL)作为光源,采用波长扫描直接吸收可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技术,研究了QCL在1103.4 cm–1的光谱特性,获得了激光器控制的温度电流与波长的关系.设计了QCL二级温控的低压实验平台,测量氨气在1103.4 cm–1处的6条混叠吸收线,在降低压强的情况下谱线展宽变小,使混叠光谱分离,由此计算各条吸收线的线强,进一步对测量不确定度进行分析.针对混叠严重的光谱提出了低压分离单光谱精确反演气体浓度的方法,并进行了实验验证.通过与HITRAN数据库进行结果对比,得出氨气在1103.4 cm–1的实验测量线强值与数据库偏差为2.71%-4.71%,实验测量线强值的不确定度在2.42%-8.92%,极低压条件下反演浓度与实际值的偏差在1%-3%.     

4296—4302 cm–1范围内氨气光谱线强与自展宽系数测量研究

由于HITRAN数据库中NH₃在4296—4302 cm^–1范围的谱线参数主要源于理论计算,与实际情况存在差异.为了修正数据库中该范围内NH₃的谱线参数,本文利用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术和计量学理论,测量2—10 Torr(1 Torr=133.322 Pa)高纯NH₃在4296—4302 cm^–1范围内的吸收光谱,综合考虑压强、温度、气池光程、波数、线型拟合等主要影响因素,对NH₃在该波段的主要吸收谱线的线强和自展宽系数进行了反演和不确定度计算.测量得到的线强与同行最新测量结果偏差在20%以内,自展宽系数与HITRAN2020数据库偏差在14%以内,二者的不确定度范围分别为0.63%—2.7%和0.77%—5.4%,均小于HITRAN数据库中的不确定度范围10%—20%,测量的部分谱线光谱参数在HITRAN中没有记录,本文获得的结果对于补充和修正HITRAN数据中4296—4302 cm^–1范围NH₃     

高温氨逃逸激光原位监测的浓度反演算法

对烟气脱硝后的氨逃逸进行准确、灵敏、快速监测,避免氨气对环境的二次污染是工业和环保领域的工作重点之一。选择氨气1.53 m 的单根吸收谱线为目标谱线,结合可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）和波长快速扫描技术研究了高温烟气氨逃逸原位监测方法,并设计了相应的开放光路测量系统。分析了高温环境下温度对测量的影响,研究了温度修正方法,并设计了烟道现场氨浓度免定标精确反演算法,由实验得出最大相对检测误差为1.5%。通过工业现场的安装运行验证了文中系统的工程实用性和算法的可靠性,对于我国工业脱硝过程的监控和烟气安全排放起有效的技术支持。     

基于室温脉冲量子级联激光器的NO气体检测中的光谱处理方法研究

报导了采用基于室温脉冲量子级联激光器的脉内光谱检测技术,利用中心波长为1904 cm^-1的量子级联激光器,在实验室对NO气体样品进行检测的研究结果. 针对单线直接吸收光谱反演算法进行了研究,介绍了基线拟合的最小二乘算法以获取其吸光度,根据HITRAN数据库中相应吸收谱线的吸收线强,采用扫描积分实现了气体浓度的反演,避免了标气标定造成的误差及污染;通过拟合残差分析得到了系统的检测限,达到34×10^-6 m.     

基于 G.722.1 的分布式语音编码

在语音通信网络中，为获得良好的语音通信质量，抗丢包技术不可或缺。为此，本文基于 ITU G.722.1 语音编码器，提出一种分布式语音编码方法。该方法在 G.722.1 编码器的基础上，构建一个互补编码器；然后在编码端，对同一帧语音分别用 G.722.1 编码器和其互补编码器进行语音编码，并发送编码结果；在解码端，在接收到其中任一语音码流时，用 G.722.1 解码器进行解码，其语音质量不低于 G.722.1 编码器的解码结果，而在接收到两个语音码流时，用 G.722.1 解码器先分别对两个语音码流进行解码，然后对解码结果进行联合处理，其最终的语音质量有明显提升，即有一定编码增益。仿真实验结果表明，本文分布式语音编码方法的抗丢包效果明显，相对于原始编解码器其语音质量进一步提升。      

基于TDLAS-bLS方法的夏玉米农田氨挥发研究

采用开放光程可调谐二极管激光吸收光谱技术和反向拉格朗日随机扩散模型,通过田间试验,开展基于高时间分辨率数据的农田氨挥发研究,旨在为揭示农田氨挥发的动态变化规律提供新技术新方法。结果表明,TDLAS-bLS法能有效监测农田氨挥发动态,尤其是日内变化规律。豫北平原潮土农田夏玉米追肥后日内氨挥发有两个挥发峰值,分别在9:00和14:00左右,第一个高峰是由于夜晚溶解在露水中的氨气随露水蒸发而再次挥发,第二个高峰受地温和光照影响所致。追肥后氨挥发速率迅速升高,但挥发高峰期持续时间较短,集中于前四天,整个监测期内氨挥发损失约25.3%。TDLAS-bLS法与通气法相比,测定结果有一定差异。     

基于FID的机动车尾气THC测量模块设计与对比实验

机动车排放的总碳氢化合物（total hydrocarbons, THC）是造成雾霾、光化学烟雾的重要原因,在城市大气污染的调查和影响人类健康的研究中,THC是必须的监测目标之一。着重开展了基于氢火焰离子化检测（hydrogen flame ionization detector, FID）的机动车尾气THC测量系统的设计和对比实验。主要介绍了FID测量THC的工作原理,根据FID的测量原理设计了机动车尾气THC测量模块。并根据离子化信号检测需求设计了微电流放大电路,满足大范围、高精度微电流信号检测的要求,获得了检测器对THC的响应峰信号。还对测量得到的THC色谱峰信号进行定性和定量的分析,通过标准曲线法计算了THC的浓度。最后结合美国的SENSORS-FID THC分析仪开展了对比实验,结果表明研发的THC测量模块检测的浓度偏高,测量偏差约为4.44%~8.43%,判断此系统误差主要为O2峰干扰。     

车载机动车尾气测量系统高温尾气采样气路设计

为了准确测得机动车高温尾气中的COx、NOx、THC等气体成分,基于旋风分离器原理,详细讨论了高温尾气的预处理方案;以微粒物过滤室、旋风分离器、阻液器和膜式干燥器为主要器件,设计了改进型旋风分离器和车载式高温尾气预处理采样气路;利用微粒物过滤室两次去杂、金属螺旋管降温、旋风分离器去水去杂、阻液器去水、膜式干燥器去水,在不改变尾气气体成分和含量的情况下,提高了样气净度;实验结果表明,预处理后的样气,相对湿度小于2.5%,温度低于40℃,所含颗粒物直径小于5 ?m,且含量极少,满足车载式机动车尾气气体成分分析模块的要求。     

基于激光吸收光谱天然气脱硫中H2S检测系统研究

硫化氢气体浓度的连续监测是脱硫装置中必不可少的部分。提出了一种基于激光吸收光谱技术的天然气脱硫H2S测量系统设计方案,为满足现场高灵敏检测的要求,研制了紧凑型多次反射Herriot气体吸收池模块放置在脱硫塔现场,采用单模光纤传输激光和光电探测器信号直接远距离传输至控制室处理的方式,使得系统具有本质安全的特征。系统在胜利油田某集气站脱硫塔进行了现场检测,结果表明,检测下限为300 ppb,运行稳定可靠,满足天然气脱硫H₂S检测的需要。