甲烷气体近红外光声光谱及痕量探测技术研究

介绍了一种基于1.653μm分布反馈式(DFB)半导体激光器的共振光声光谱系统.该系统具有结构简单、操作方便、价格低廉等优点.对光声光谱系统的响应特性进行了实验研究.对光声光谱系统进行振幅调制和波长调制两种方法进行了实验对比研究.并用此系统对室外空气中的甲烷(CH<,4>)进行了测量,探测灵敏度可达100 ppbv.     

硅中碳含量的低温红外光谱测量和碳带的温度特性

本文报告了硅单晶中替位碳红外吸收带温度特性和光谱分辨率对碳带特征参数影响的研究结果.在 80～310K温度范围,碳带半宽度随测量温度降低而线性减小,吸收系数和峰位分别随温度下降而线性增加和有规律地向高频方向移动;液氮温度时碳带吸收系数较室温增加一倍;低于液氮温度时碳带特征参数不随测量温度而变.不同光谱分辨率(1-4cm~(-1))测量结果表明:碳带吸收系数和半宽度分别随光谱分辨率提高增加和减小.室温和液氮温度碳含量的定量测量,光谱分辨率分别以2cm~(-1)和1cm~(-1)为宜.     

探测波导全息光栅傅里叶变换光谱的新方法

提出一种利用波导全息光栅分光元件 ,通过测量波导光栅附近区干涉条纹 ,经快速傅里叶变换达到测量光谱的新方法。讨论了波长测量范围和光谱分辨率。给出了在设计波导光栅、确定探测器时应该考虑的几个问题。对系统测量误差进行了分析。该光谱探测方法具有光谱分辨率高、波长范围宽和结构简单等优点。     

调制掺杂结构的光反射光谱研究

测量了分子束外延(MBE)生长的调制掺杂n-GaAlAs/GaAs的光调制反射光谱(PR),研究了光谱结构和三角阱中子能级的关系以及光反射调制谱与二维电子气(2DEG)浓度的依赖关系.实验结果与理论分析符合得较好.     

AOTF测量光谱分辨率提升算法的仿真

根据声光可调谐滤波器(Acousto-Optical Tunable Filter, AOTF)光谱测量系统分辨率随衍射波长变化的特点,研究了利用反卷积算法提高AOTF光谱仪测量光谱分辨能力的方法。结合光谱分辨率的分布,在谱段范围内进行坐标非线性变换,使整个光谱范围内的传递函数相同。再利用非线性迭代反卷积方法和傅里叶自反卷积方法对仿真AOTF光谱系统获取的线谱数据进行分辨率提升处理。仿真结果在分辨率上很大程度地得到了还原,原来由于分辨率低而丢失的信息得到了复原。     

一种基于渐变滤光片的2～14 μm常温红外光谱辐射测试技术

研究了一种基于渐变滤光片的2～14 μm常温红外光谱辐射计,实现了2%测量波长的分辨率。针对单片渐变滤光片的波长范围限制,采用三块渐变滤光片拼接的方式与光谱融合算法,实现了2～14 μm宽波段覆盖。采用精密步进电机和位置传感器方案进行精密光谱分光,实现了2%测量波长的光谱分辨率。采用斩光和数字正交锁相放大方案,实现了微弱红外光谱信号的探测。用于驱动渐变滤光片的步进电机采用近似函数控制算法和阶梯变频加速型运动律控制方案,实现了高精度步进控制和0.1 转/s～10 转/s的不同光谱测量速度。最后,简要介绍了红外光谱辐射计的标定方法及结果。     

光谱配置对最优波段组合算法预测土壤有机质和电导率的影响

可见光和近红外(Vis-NIR)光谱仪是一种实用的工具,可用于替代土壤物理和化学分析以评估土壤性质.最佳波段组合算法是一种通过考虑波段之间的相互作用信息来提取光谱变量的有效方法,但是对于实验室Vis-NIR光谱数据,该方法易受"维数灾难"的影响.提出一种适当地降低光谱配置(减少光谱带的数量和粗化光谱分辨率),以提高计算效率且不会显著影响预测精度的方法.首先,构建了6个光谱配置,即光谱波段的数量从2001个减小到19个,光谱分辨率从3 nm增加至100 nm,并且光谱采样间隔等于光谱分辨率(均匀间隔采样).然后,通过偏最小二乘回归结合最佳波段组合算法预测不同光谱配置下土壤有机质(SOM)和电导率(EC)的最佳光谱参数.结果 表明:直到光谱分辨率为60 nm时(每个光谱32个波长),最佳波段组合算法与全波段光谱数据相比,可以提高预测精度.最佳波段组合算法在1～20 nm光谱分辨率下,预测精度没有显著差异(约为2％);SOM[(决定系数R2v等于0.77,均方根误差(RMSEP)等于0.325％,性能四分位数范围的比率(RPIQv)等于3]和EC(R2v等于0.70,RMSEP等于6.88 dS·m-1,RPIQv等于2.21)分别在20 nm和10 nm的光谱分辨率下获得了最佳预测性能.     

吸收光谱学测量甲烷激光器的研究

基于气体在其特征吸收波长下的光的吸收随其浓度变化的机理,通过对甲烷气体吸收光谱的分析,研究了光谱吸收式甲烷气体浓度检测方法.通过波长调制实现气体浓度的谐波检测,利用二次谐波与一次谐波的比值来消除由光源的不稳定和变化所引起的检测误差,并建立了谐波检测的模型,给出了甲烷气体谐波检测方案.     

燃煤电厂波长调制激光吸收光谱氨逃逸测量系统的参数优化研究

基于波长调制激光吸收光谱(WMS)技术的气体浓度测量系统是燃煤电厂氨逃逸监测的主要手段。调制深度的选择是影响波长调制激光吸收光谱测量信噪比的关键,设计NH₃分子吸收光谱调制参数优化的数值仿真试验,研究发现在200℃伴热条件下,WMS测量系统的最优调制深度为0.238 8 cm^-1。在-20～500℃的宽温度范围内,随着温度的提高,最优调制深度接近线性的降低,最优调制深度a_m与摄氏温度T之间的关系可以用公式a_m=0.291 8-3.265 14×10^-4T+2.282 14×10^-7T²精确地描述,该结果对燃煤电厂氨逃逸监测系统的调制参数优化具有重要的指导意义。     

烟道污染气体SO_2的差分光学吸收光谱测量

研究了利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术测量烟道污染气体SO2的方法.介绍了差分吸收光谱的基本原理和数据处理方法.讨论并分析了测量过程中光谱波段的选择.以氘灯作为光源,分别利用光谱分辨率为0.6 nm、0.7 nm和1.8 nm的光谱仪对SO2的吸收光谱进行了测量,分析了光谱分辨率对测量结果的影响.DOAS方法分析的是吸收光谱的高频部分,避免了烟尘、水汽等对测量结果的影响,可以利用差分光学吸收光谱对烟道污染气体进行检测.