激光检测乙烯浓度的光声光谱效应研究

为了解决生物医疗、石油化工行业微量乙烯浓度难以检测的问题,采用CO2激光击穿装有乙烯气体的光声池产生光声光谱效应,进行了微量乙烯浓度的检测,设计并优化了光声池尺寸,研究了激光谱线10P(16)和10P(18)与乙烯吸收系数、乙烯气体浓度与光声信号之间的关系。结果表明,光声光谱气体检测系统的共振中心频率为833Hz,品质因数为20.8,光声池常数为2323Pacm/W;当激光功率为3.6W时,在两种激光谱线的照射下,光声信号与乙烯气体体积分数之间均成良好的线性关系,其线性拟合优度分别为0.99744和0.99802,系统的最低检测浓度可达0.9nmol/L。实验结果与理论分析相吻合,验证了光声光谱效应对微量乙烯浓度的检测具有良好的应用价值。     

基于可调谐CO2激光器的SF6差分光声检测研究

为了对电力场所SF₆气体浓度进行有效监测,采用光声光谱气体检测技术,基于波长可调谐CO₂激光器,设计了一套大气环境下的SF₆痕量气体检测系统,并提出一种差分光声光谱技术以提升光声系统的检测灵敏度。结果表明,所设计的SF₆气体检测光声系统的共振中心频率为1066Hz,品质因数为32.04,光声池常数为89.74Pa·m·W-1;利用单谱线光声法,在激光谱线10P12处检测SF₆气体的灵敏度为0.06×10-6（体积分数）;采用差分光声光谱气体技术后,在激光谱线10P12和10P16处3W强度调制光的照射下,光声系统的灵敏度提升到0.02×10-6（体积分数）。差分光声光谱技术能有效降低噪声影响,提升光声检测系统的灵敏度,具有一定的实用价值。     

光声光谱气体检测系统中光声池的仿真优化设计

针对特定场合对光声光谱气体检测系统中光声池特征频率的设计需求，利用有限元分析法，以一阶圆柱形共振光声池为研究对象进行声学模态仿真，获得了前8阶声学模态；仿真分析谐振腔、缓冲室的半径和长度对光声池特征频率和光声信号强度的影响。仿真结果表明：当谐振腔半径为3 mm时，谐振腔长度为120 mm，缓冲室的半径、长度分别为14.7 mm、60 mm是光声池特征频率在1 400 Hz附近的最佳尺寸。     

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.     

亥姆霍兹光声光谱多气体检测器设计和优化

光声光谱技术作为一种先进的光学检测技术,已成功应用于各种痕量气体检测场合。实现多气体的光声光谱检测,同时保证高的检测灵敏度是检测器设计的核心目标。针对测量需求设计,优化了一种基于亥姆霍兹共振的光声光谱多气体检测器,使用有限元分析方法对检测器进行了设计和仿真分析,对光声池的结构参数以及温度和压力特性进行了优化和分析。仿真结果表明:对光声池结构参数进行优化和对温度压力进行控制可以提高检测器检测灵敏度;采用光源IR-19时,激发腔38 mm9 mm,连接管5.9 mm10.2 mm和探测腔30 mm5.8 mm为光声光谱检测器的最优化参数。经实验验证,检测器对CO气体的检测精度达到5.08 ppm（1 ppm=10-6）。研究结果为痕量多气体的光声光谱检测提供了设计参考。     

新型光声腔的设计及实验分析

光声腔的性能是决定基于光声光谱学的微量气体检测系统灵敏度的重要因素之一,光声腔的设计是建立光声光谱气体检测系统的关键环节。基于光声光谱技术及声学理论设计了一种长度可调的一阶纵向反馈谐振式光声腔,通过实际测量的方法直接得到谐振频率,有效避免了重复计算过程和制造过程中产生的误差,使测量更便捷,提高了系统检测灵敏度。建立了光声光谱气体检测系统,实验分析了谐振腔长度、光声腔长度以及光源功率对光声信号的影响,并测得系统信噪比为39.5,检测灵敏度为2.78×10-6。     

多组分固体粉末的光声检测

为了快速无损地鉴别物质的成分,提高光声光谱(PAS)检测多组分固体粉末物的能力,对光声光谱固体颗粒物检测系统和光声信号提取分析方法进行了研究。根据R-G理论,优化设计了基于传声器的非共振圆形光声池。组建了由大功率氙灯、斩波器、锁相放大器、光栅单色仪、数据采集系统和光声池等主要部件构成的系统。采用高灵敏度的声探测器和透过率高的光窗,使用低噪声高信噪比(SNR)放大电路,增强光声信号的强度。实验证实,检测系统性能稳定可靠。采用小波分析提高光声信号分析能力。将硝基化合物粉末和硫酸铜粉末混合物光声信号与两种物质各自的光声信号分析对比,方便准确快速地判断两种物质的存在,为物质鉴别提供依据。     

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。     

基于波导CO_2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了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C2 H2 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。     

差动式光声检测及其应用

本文介绍了差动式光声检测技赤，设计出了适于这种检测的光声池。差动式光声检测就是采用两个性能基本一致的光声池串联地放在同一光路上进行检测.前面的光声池称为B池（参考池），后面的光声池称为A池（样品池）。为了消陈光声池的本底信号，利用A池本底信号减去B池本底信号，通过调节电路的差动式方法，使（A～B）池本底信号趋于零. 利用差功式检删技术，在CO2激光发射波长内测定了各种红外窗口材料及某些气体的吸收系数、硅烷磷烷的激光光声光谱及缓冲气体对光声信号的影响等。     

缓冲气体对光声光谱法气体检测的影响

为了研究气压及缓冲气体种类对光声信号及共振频率的影响，采用光声光谱技术，设计了一套基于光声光谱技术原理的痕量气体检测系统。实验中以NH₃标准气作为待测气体，采用向光声池内充入缓冲气体的方法来改变光声池内气压，在气压作为单一变量的条件下得出0.03MPa~0.1MPa气压范围内光声信号及共振频率的变化；采用分别向光声池内充入不同种类缓冲气体的方法，得出不同缓冲气体条件下0.03MPa~0.1MPa气压范围内光声信号及共振频率的变化。结果表明，随着气压的升高，光声信号幅值增大，并且越重的缓冲气体使光声信号增幅越大；气压的升高使得共振频率偏移，共振频率的偏移量与光声池内混合气体分子的摩尔质量成反比。该研究为解决在现场进行气体检测时，气压及背景气体变化的复杂环境对检测结果的影响提供了参考。     

红外激光光声光谱气体传感谐振腔分析

设计制作了适合中红外激光光声光谱气体检测用的圆柱形光声腔,采用有限元法对其声信号的传输和探测进行了模拟分析并与实际测量结果进行了系统的比较.结果表明此光声腔中的二阶纵模在4.2KHz附近具有最大的共振幅度和适中的Q值,十分适合中红外光声光谱气体传感应用.     

Muscle sounds are emitted at the resonant frequencies of skeletalmuscle

The changes in mechanical resonant frequency of whole muscles during twitch and tetanic contractions were compared to changes in frequency components of the pressure wave produced by muscles during contraction. Resonant frequencies were determined by imposing sinusoidal length changes on a muscle and observing transverse standing waves when the frequency of length change matched the muscle's resonant frequency or a harmonic of the resonant frequency. Acoustic signal instantaneous frequency spectrums were calculated using time-frequency transformations including the Wigner transform and the exponential distribution. During a tetanic muscle contraction, the peak instantaneous frequency initially increased and then became constant as the force plateau was reached. The resonant frequencies determined during the force plateau and during relaxation spanned the same range as the peak instantaneous frequency of the acoustic signal. These results suggest that the acoustic signal may be useful as a non-invasive monitor of muscle resonant frequency during contraction.     

基于超窄线宽激光器的多气体光声光谱检测研究

针对多组分痕量气体检测中精确度差、灵敏度低等问题,设计了基于光源波长扫描技术的光声光谱式多组分痕量气体检测系统。系统采用单一超窄线宽半导体激光器作光源,设计了一阶纵向共振式多光程吸收光声池,通过正弦信号对光源波长进行调制,并结合二次谐波信号检测技术和超窄线宽激光特性,有效地消除了吸收池内的背景噪声和光源抖动的影响,实现...     

Resonant excitation of microwave acoustic modes in n-GaAs film

Resonant excitation of coupled space charge-acoustic waves in thin n-GaAs film is theoretically investigated. Possible mechanisms of electroacoustic coupling are piezoeffect and deformation potential. The film is placed onto a substrate i-GaAs without an acoustic contact. The film includes two-dimensional electron gas with a high negative differential conductivity. A possibility of resonant excitation of acoustic modes of the film at the first and the second harmonic of input microwave signal has been demonstrated.     

ZnO薄膜体声波谐振器性能分析和研制

采用射频网络法分析了ZnO薄膜体声波谐振器的谐振特性,并考虑了介质声损耗对品质因数Q值的影响。采用硅体刻蚀工艺在硅基片上制备了以ZnO薄膜为压电膜的薄膜体声波谐振器,并对器件的性能进行了测试。将实验与理论分析结果进行对比,发现实验器件的谐振频率与理论值一致,但器件Q值却比理论值低,进一步的分析揭示了实际器件Q值偏低的原因。     

激光光声光谱法测量煤矿瓦斯气体的研究

介绍了使用近红外激光二极管激光光声光谱测量煤矿瓦斯气体的基本原理,给出了测量系统的结构框图,该方法是利用近红外激光二极管作为光源,通过光纤耦合输出接入共振式光声池,微音器检出的光声信号由计算机完成数据分析,可实现安全非接触在线自动检测,真实反映矿井瓦斯的浓度。     

薄板中的光声相控阵聚焦技术研究

光声技术以其声源空间分辨率高,易于产生而受到广泛关注,但因光声转化效率低下,如何利用多点光声产生声聚焦成为提高光声检测灵敏度的重要途径。为了利用多点光声产生声聚焦以提高光声检测灵敏度,该文开展了基于八阵元的光声声聚焦的研究。利用时间反转法,采用仿真加实验的方法,分析了空间激励位置、频率及阵元数对聚焦性能的影响。实验结果表明,该方法实现了10倍以上的聚焦效果。