小波降噪对TDLAS 干涉抑制的研究

基于多光程吸收池的可调谐半导体激光吸收光谱 (TDLAS) 系统在检测过程中容易出现噪声干扰, 影响着其 实际检测性能。针对这种干扰的特征进行分析, 提出利用小波降噪法来改善 TDLAS 系统的探测性能。首先依据理论 研究结果选择合适的小波函数和分解层数, 然后通过这种小波对叠加干扰的仿真信号进行滤波, 结果表明这种降噪技 术具有良好的去噪效果。最后利用小波降噪技术处理了实验采集的不同浓度气体的直接吸收光谱 (DAS) 和二次谐波 信号, 相比于原信号, 降噪后信号的信噪比从 0.4 增加到 259, 系统的检测限也达到 7×10−6, 表明小波降噪方法在气体 光谱检测中具有较高的应用价值。     

北京城市大气高含氧有机分子的定量测量 #br#

大气高含氧有机分子是二次有机气溶胶的重要前体物。使用气态硫酸分子作为大气高含氧有机分子的替代 物评估其在硝酸根-大气常压界面化学电离飞行时间质谱离子化过程中的电离效率, 并基于高分辨率差分电迁移率粒 径谱仪串联飞行时间质谱建立了质谱传输效率的矫正方法, 从而建立了大气高含氧有机分子的半定量方法。在此基 础上开展了北京冬季大气高含氧有机分子的外场观测, 识别了约一百一十个大气高含氧有机分子, 表征了它们的浓度 变化趋势和化学组成特征。研究发现羟基自由基在大气高含氧有机分子生成过程中具有重要作用, 而氮氧化合物也 会参与其中。从挥发性分布看, 该地区冬季高含氧有机分子中归于极低挥发性有机化合物 (ELVOC) 的最多, 低挥发性 有机化合物 (LVOC) 次之, 表明该地区大气高含氧有机分子在大气颗粒物上的凝结对二次有机气溶胶的形成具有重要 贡献。     

单颗粒气溶胶液滴吸湿挥发特性研究 #br#

大气气溶胶粒子的热动力学过程主要源于多元物质的非理想混合, 其演化过程包括液-液相分离、吸湿-挥 发、非平衡传质等。相关物理化学参数是理解气溶胶演化过程、分析演化动因、预测演化路径的基础, 而精确的单 粒子测量是获取这些重要参数的关键。利用自主开发的气溶胶拉曼光镊系统, 实现了单颗粒气溶胶液滴无接触长时 间捕获, 并通过改变气溶胶粒子所处环境的相对湿度, 模拟了实际大气中悬浮气溶胶液滴的吸湿-挥发热力学演化过 程。通过测量单颗粒液滴粒子的腔共振拉曼光谱信号, 结合相应的物理模型精确测量了氯化钠、蔗糖和柠檬酸三种 不同气溶胶液滴粒子在吸湿-挥发过程中的粒径、折射率、扩散系数、挥发通量等重要物化参数, 分析了有机/无机气 溶胶液滴的吸湿-挥发特性对相对湿度变化的不同响应以及气溶胶液滴可能存在的玻璃态、胶态等相变行为, 为理解 实际大气气溶胶吸湿-挥发过程提供了重要参考。     

长株潭城市群PM2.5 多尺度演化的EEMD 和多重分形分析

为解析长株潭地区 PM2:5 演化的多尺度特征, 阐释其演化的主要动力机制, 提出了一种集合经验模态分解 (EEMD) 和多重分形消除趋势波动分析 (MFDFA) 的新模型, 研究了该区域 2015 年 1 月 1 日至 2019 年 12 月 31 日 PM2:5 浓度的动力演化。利用 EEMD 方法获得了各城市 PM2:5 的高频模态以及趋势项, 趋势项结果表明 PM2:5 浓度呈 下降趋势, 而 PM2:5 的高频模态反映了 PM2:5 浓度波动的非线性特征。进一步采用 MFDFA 方法对其高频累加模态进 行分析, 研究表明 PM2:5 高频分量存在较强的多重分形特征。此外, 还利用相位随机替代法和随机重构法研究了其多 重分形的主要来源, 结果表明 PM2:5 浓度波动在不同时间尺度内的长期持续作用是造成高浓度 PM2:5 污染涌现的主要 动力因素。最后, 讨论了气象条件对其高频分量多重分形强度的影响, 结果发现, 相对于其他季节, 冬季 PM2:5 高频模 态的多重分形强度更强。分析表明, 尽管该区域通过大气污染行动计划已取得积极的污染控制效果, 但在冬季, 污染 物演化的长期持续动力机制对 PM2:5 高频模态的演化发挥着更加主导的控制作用, 不同时间尺度上 PM2:5 非线性长期 持续动力机制导致冬季仍有高浓度 PM2:5 涌现的风险, 甚至出现更为严重的污染。本研究结果对于区域 PM2:5 多时间 尺度演化动力特征的研究以及大气污染预测预警机制的建立具有重要意义。     

基于可拉伸有机晶体管的高性能生理信号传感器

近来,以共轭聚合物为沟道材料的有机电化学晶体管(OECT)因其易于制备、具有离子–电子转换能力和生物界面相容性而成为研究热点。然而,已报道的用于OECT沟道材料的大多是p型共轭聚合物,而基于n型共轭聚合物开发的OECT则很少,而不平衡的发展阻碍了复杂互补电路的实现。最近被报道的新兴n型共轭聚合物半导体Poly (benzimidazobenzophenanthroline)(BBL) OECT为解决上述问题提供了一个有效的方案。但BBL薄膜本身具有脆性无法拉伸,无法满足柔性器件的使用需求,大大阻碍了其应用及发展。本工作中,我们提出了一种器件可拉伸的n型BBL OECT器件的制备方法,并验证了其在汗液传感方面的可行性。     

基于MEMS技术的移动危化品远程监测系统设计

目前危化品运输监测体系不够完善,同时事故的预防和处理对人力依赖过度,监测效果不尽如人意。为了最大程度上减轻危化品泄露事故危害,设计了一种基于无线通讯和卫星通讯系统的移动危化品远程监测系统。利用车体不同位置安放的各种MEMS传感器及时地获取运输信息(如气体泄漏情况、速度、加速度、温度、湿度及倾角等),采用ZigBee技术传输至移动端中央处理器,并通过GSM向监控端进行反馈,从而对监测到的异常情况做出迅速反应。经过实际测试,测试结果满足精度要求,有效的解决了移动危化品的在线监测和定位。     

基于光栅结构的自由电子激光波荡器（特邀）

波荡器是自由电子激光器的关键技术部件,目前常规的波荡器主要由磁体构成,利用磁场实现电子束偏转振荡,将电子束能量耦合至激光场。本文提出一种基于光栅表面电场的电波荡器机制,以发展自由电子激光器的小型化技术。阐述了该波荡器的基本原理及电子束在波荡器中的运动规律,推导了该方案下的自由电子激光波长及增益,对所采用的光栅表面电场进行二维仿真,并对电子束进行了跟踪仿真,计算了能量10 MeV电子束产生的激光增益为0.43,验证了基于光栅结构的微纳波荡器方案的可行性。     

多普勒测风激光雷达与 L 波段探空对比分析

利用北京国家基本气象站内多普勒测风激光雷达和 L 波段探空系统在 2020 年 1 月 1 日至 5 月 31 日期间进 行了同步观测试验, 在经过观测数据时间和空间匹配的基础上, 以后者测风数据为参照标准, 从探测风廓线的高度、 风向和风速三个方面的一致性分析了激光雷达的测风数据质量。结果显示: 在观测试验期间, 激光雷达 56.5% 的观测 时间里最大探测高度不低于 2000 m, 2.9% 的观测时间最大探测高度不足 1000 m; 激光雷达探测获取的水平风向、风 速与 L 波段探空系统具有较好的一致性, 针对匹配得到的 8491 组对比观测数据, 其风向和风速数据拟合总相关系数 分别为 0.965 和 0.986; 总体风向、风速的平均偏差和均方根误差分别为 −1.3◦ 和 16.1◦、0.21 m·s −1 和 1.06 m·s −1 ; 在 2000 m 以上高度, 由于激光雷达观测数据的信噪比偏弱, 获得可信的观测数据量减少, 会对风向、风速一致性比对造 成不利影响。     

基于光散射快速检测法的渭南市道路积尘研究

为掌握渭南市道路积尘分布特征及影响因素, 获取道路积尘本地化参数和道路扬尘的管控依据, 基于光散射 法利用道路积尘负荷车载式快速监测系统对渭南市城市道路积尘负荷进行了测定, 分析了不同类型道路的积尘负荷 特征, 并研究了车流量、车重及道路抑尘方式等与积尘负荷的关系。研究结果表明, 渭南市道路积尘负荷平均值为 1.13 g·m−2, 不同类型道路积尘负荷大小呈支路 (1.79 g·m−2) > 次干道 (1.22 g·m−2) > 省道 (1.08 g·m−2) > 主干道 (0.94 g·m−2) > 国道 (0.71 g·m−2) 的特征; 车流量和车速变化与道路积尘负荷值均呈负相关, 即车流量和车速越大, 积尘负荷 值越小; 此外, 洒水能有效降低道路积尘负荷值, 但保持时间较短, 因此建议改变重洒水弱清扫的作业模式, 重点关注 清扫除尘。     

中国田块尺度露天生物质燃烧NOx遥感排放清单

针对不同土地覆盖类型特别是作物空间分布, 提出一种顾及火点像元地物类别先验概率的排放因子加权策 略, 并结合热辐射功率(FRP) 昼夜周期分布的假设, 建立了我国逐日1 km 的田块尺度露天生物质燃烧氮氧化物(NOx) 遥感排放清单。为验证FRP 昼夜周期分布假设的合理性, 与Himawari-8 FRP 反演结果进行比较, 两者相关系数约为 0.65。同时, 为验证排放清单的有效性, 将估算结果与全球火情数据库(GFED)、湖北省内三个环境监测站点观测资 料、臭氧监测仪(OMI) 遥感观测数据等进行了对比验证。对比结果显示所建立的排放清单与其中两站点观测数据的 相关系数分别为0.56 和0.65, 与GFED 数据库以及OMI 数据具有较好的一致性, 且具有更高的时空分辨率。