CO2气动激光器的研制

本文描述了列阵喷管喉道高度为0．8毫米，马赫数为4．3的CO2气动激光器的实验装置和测量结果。观测了小讯号增益随CO2和H2O浓度、滞止温度和喷管出口下游距离的变化规律。当燃烧气体比在CO2=13%，H2O=1％和N2=86%左右时，平均小讯号增益为每米0.58，单孔耦合的单程稳定腔输出功率为1400瓦。     

小型化大气二氧化碳垂直廓线测量系统标定

通过Li-7500分析仪对小型化大气CO2探测系统进行标定和误差分析。首先,依据4天的测量数据标定CO2体积比浓度,系统采集的吸收度与Li-7500 CO2分析仪测量的CO2体积比浓度满足线性关系,得到的CO2体积比浓度标定系数一致性较好;其次,利用平均后的数据对系统标定,反演得到的CO2体积比浓度相对误差绝对值小于2.0%,与Li-7500 CO2分析仪数据相关性系数大于0.9,充分表明了系统的稳定性和可靠性;最后,根据温度变化对大气传输效应的影响,分析了合肥市科学岛近地面CO2的昼夜变化特征,结果表明近地面CO2体积比浓度变化与温度变化有较强的负相关性。综上证明了标定结果的准确性,为后续测量CO2垂直分布廓线提供了数据支持。     

基于ARM的CO2气体采集报警及排除装置的设计

为了使人们能在一个舒适的环境中工作、学习,设计了一种CO2气体检测报警及自动排除装置.目的是当室内空气中CO2气体浓度超标至危及人体健康和安全时,此装置将报警并自动启动通风机排出CO2气体,保持室内空气品质的良好.装置采用了非分散红外吸收型CO2传感器,以LPC2478为硬件核心,用TFT型液晶显示器显示CO2气体浓度,用直流风机作为排气装置.结果表明该电路灵敏度高、响应时间快、抗干扰能力强,价格低廉,具有较好的市场前景.     

基于SOPC的光谱吸收法隧道能见度及CO浓度测量系统

本文根据朗伯-比（Lambert-Beer）定律,采用光谱吸收法测量隧道内能见度及CO浓度,介绍了参考光路和实测光路差值比较法测量的原理及基本结构。系统采用SOPC技术处理测量数据并进行网络传输。     

一种新的CO2探空测量方法

介绍了一种新的CO2探空测量方法。其原理是利用比尔-歩格-朗伯定律,使用非分光红外法,通过选择合适的红外光源和红外探测器,设计了合理的电路,在定标的基础上将测量的光强转换成CO2浓度,制作出可用于探空测量的实验装置。通过与EC9820型CO2分析仪的地面对比实验,结果表明,连续24h测量的误差范围在-10×10-6～10×10-6,平均误差为3.76×10-6,验证了设计的可行性,基本满足了大气CO2探空的精度需求,为进一步研制CO2探空仪提供了参考。     

使CO2浓度测量误差减小的星载激光雷达波长优化

研究了星载积分路径差分吸收（IPDA）激光雷达系统工作波长与大气CO2 分子柱线浓度测量误差之间的关系,并优化波长以降低测量误差。首先介绍CO2 分子柱线浓度测量原理,理论分析并模拟仿真了系统随机误差、温度不确定性误差、频率不稳定性误差和水蒸汽干扰误差随激光雷达工作波长变化关系,优化工作波长使浓度测量总误差达到最小值。最终选定激光雷达on-line波长为6361.2250cm-1,off-line 波长为6 360.99 cm-1,并仿真计算得到温度不确定性为1 K、频率不稳定度为0.6 MHz 时,共导致的CO2 柱线浓度测量误差为0.58710-6,达到CO2 浓度测量精度110-6 的要求,为星载IPDA 激光雷达系统实现高精度CO2 柱线浓度探测优化系统参数提供了参考。     

2μm附近二极管激光吸收光谱CO2浓度测量研究

采用波长2μm附近的可调谐半导体激光二极管作为光源,结合多步吸收光程和光纤传输技术,通过激光吸收光谱直接测量方法对CO2分子浓度进行测量研究。实验在标定了激光器调谐范围内17条CO2吸收谱线的波长及相应的吸收带跃迁的基础上,研究了不同压力下纯CO2气体在2008nm附近的吸收光谱,由吸收信号随气体压力的变化关系得到低气压下实验装置的系统刻度因子。并进一步对样品气体的CO2浓度进行测量,测量给出CO2分子浓度为(2.754±0.145)×1016 cm-3,测量误差主要来源于目前实验中所使用的气压计的精度和读数局限性。该研究为气体分子浓度测量、同位素含量分析提供了一种光谱测量方法。     

基于半导体激光吸收谱的在线CO和CO_2浓度同时测量技术

优选了中心频率分别为6338.5895cm-1和6337.99cm-1的CO和CO2吸收谱线,使用一个激光器扫描经过该对谱线,在搭建的实验系统上实现了对CO和CO2的同时测量,实验结果表明,基于半导体激光吸收谱(DLAS)的CO和CO2检测下限分别为3σ=0.042%和3σ=0.022%,CO和CO2的线性相关系数分别为0.9999和0.9996,CO和CO2相互间干扰小于1%。现场测量结果表明,该技术能够较好地满足工业过程、机动车尾气和环保等的CO和CO2浓度同时测量的需要。     

TDLAS直接吸收法和波长调制法在线测量CO2的比较

据统计,2015年我国消耗了39.65亿吨煤炭,而其中发电及热力供应占据了煤炭消耗总量的46.38%。发电及热力供应行业排放的CO2占据了我国温室气体排放量的很大比例,因此对于燃煤电厂CO2气体排放的实时监测是非常重要的。利用测量精度高、响应迅速、非接触测量的可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术对CO2浓度检测。选用了中心波长在1 580 nm的分布式反馈激光器作为光源,参考电厂尾部烟气CO2浓度配置实验气体,分别使用直接吸收和波长调制方法对CO2浓度进行反演。对比研究结果表明,直接吸收和波长调制法重复测量的相对标准偏差分别为0.94%和0.22%,最大相对误差分别为2.64%和1.65%,检测限分别为0.013 6%和0.001 4%。波长调制法比直接吸收法在测量性能指标上更具优势,但由于波长调制法在现场应用时受定标方式的影响很大,且谐波线宽会受到压力、温度等参数变化的干扰,而直接吸收法无需标定,且测量精度足以满足电厂CO2在线监测的需求。因此在电厂锅炉烟气等高浓度CO2的测量中,直接吸收法是更好的选择。     

基于非色散红外CO2浓度测量的温度补偿研究

非色散红外(Non-dispersed Infrared,NDIR)CO2气体传感器测量CO2浓度时,外部温度是个重要的影响因素.利用Levenberg-Marquardt算法收敛速度快的优点,建立改进型BP神经网络模型,消除环境温度对CO2浓度在线监测的非线性影响,提高了系统测量精度.     

我国周边国家和地区的CO2本底浓度及对比分析

利用世界温室气体数据中心（WDCGG）数据资料和WMO资料,对中国大陆及周边国家和地区的主要温室气体CO2浓度等进行了初步分析。分析结果表明：总体而言,中国大陆瓦里关全球大气本底站与中国香港、日本、俄罗斯、韩国等周边国家和地区CO2浓度水平相近,变化趋势一致;中国香港和韩国CO2的浓度较高,日本、俄罗斯和中国瓦里关的浓度较低。多年观测数据的研究分析显示,北半球CO2平均浓度呈现逐年升高态势,且CO2平均年变化幅度与观测站所处海拔高度成反比。中国瓦里关全球本底站与美国Mauna Loa、Barrow、Trinidad Head全球大气本底站CO2浓度水平和变化趋势较为一致,年际变化幅度略高于Mauna Loa站,低于Barrow站。中国上甸子区域大气本底站CO2浓度变化比瓦里关及美国Mauna Loa、Barrow、Trinidad Head站剧烈,显示出上甸子站受区域排放影响较强的特性。     

PVK有机薄膜对PF-BT15聚合物发光二极管性能的影响

采用聚乙烯基咔唑(PVK)作为空穴传输层,PF-BT15作为发光层,制备了结构为ITO/PEDOT/PVK(0⁶0 nm)/PF-BT15/Cs2CO3/Al的聚合物发光二极管。通过测试器件的电流密度-电压-发光亮度特性,研究了空穴传输层厚度对聚合物发光二级管器件性能的影响,优化了器件功能层的厚度匹配。实验结构表明,聚合物发光二极管的光电性能与空穴传输层的厚度密切相关,当转速约为2 000 r/s,浓度约为1%,膜厚约为40 nm时,其器件光电性能有较大的提高。     

大气CO2反演方法影响因子分析

如果卫星遥感反演大气 精度要求达到1%,则可以通过全球连续高精度观测弥补地面观测的不足。在实际反演中,反演精度不仅受到卷云和气溶胶的影响,还受到其它诸多因素（地表温度,地表压力,地表反照率,大气湿度等）的影响。讨论分析了这些因子的影响：在以 US1976 美国标准大气为背景,观测高度是100 km条件下,运用最优非线性反演算法,使用逐线积分辐射传输模型LBLRTM模拟计算,模拟分析出地表温度、地表压力、地表反射率、大气湿度各增加1%和减小1%的情况下,对 反演结果的影响,以及各典型气溶胶对反演结果的影响。结果显示：海洋型,沙漠型,城市型,乡村型四种典型气溶胶对 反演结果的影响都比较大,影响最大的为海洋型气溶胶,能见度为5 km,影响百分比相对于 初始值(380 ppm)降低了27.18%,影响最小的为乡村型气溶胶,能见度为23 km,影响百分比相对于 初始值(380 ppm)减小了7.78%;地表反射率,地表温度,地表压力对 反演结果也有很大的影响,而大气湿度对反演结果的影响很小,基本可忽略不计。     

农田开放环境下CO2浓度的激光在线监测

含碳温室气体浓度增加而加剧的温室效应是气候变化的主要原因。在线监测陆地生态系统中的CO2气体浓度并分析CO2通量,对了解局地气候及改善环境意义重大。设计了基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的开放式CO2气体监测系统,于2010年4月在中国科学院封丘农业生态实验站进行了小麦田间CO2浓度的实时在线监测。连续监测结果表明：主要受植被光合作用的影响,田间CO2浓度具有明显的日变化规律,基本特点是白天浓度降低,夜间浓度升高。系统不需要气体采样、监测范围广、灵敏度高、响应时间快、调校简单,为农田环境的CO2浓度连续监测提供了有效的光学遥测方法。     

列阵式密封小型TEACO_2激光器

本文报道一种新型列阵式密封小型TEACO_2激光器。该器件不仅可获得多光束输出,而且利用它进行多种形式的组合,可得到具有各种高质量的激光输出,在许多领域有着广泛的应用潜力。     

基于MQ-2与GSM的CO监测报警系统的设计

开发了一款具有短信发送功能的CO监测与报警系统.系统利用STC89C52单片机与MQ-2传感器相结合的方式对多路CO信号进行监测,浓度可实时显示,当浓度超过阈值时本地声光报警,利用GSM模块TC35i向指定的手机发送报警短信.报警阈值、手机号码可通过按键进行设定.系统操作简便、精度高、灵敏度强,并且很好的控制了成本有利于推广,达到了设计要求.     

大气CO2含量分布激光雷达监测

为有效地控制温室效应和气候剧变,准确可靠地监测CO2气体的变化就变得十分重要.拉曼雷达测量大气中CO2气体含量是一种技术先进的可靠方法.介绍了利用气体的拉曼散射效应来测量CO2含量分布的拉曼激光雷达,分析了拉曼雷达的基本原理,设计了具体的实验检测系统,介绍了实验系统各工作件参数情况.对拉曼雷达的回波信号的反演方法进行了具体阐述,初步取得了大气中CO2气体含量分布规律,合肥地区的二氧化碳气体含量大约在350～400 ppmv范围内波动.     

一种激光便携式大气能见度、目标距离综合测试仪

本文介绍了一种单端收发的激光大气能见度、目标距离综合测试仪,研究了这种装置对于能见度测量的理论依据及其可行性,并提出了该仪器的设计总体思想。     

新型偏振式CO2波导激光器

为了简化偏振式CO2波导激光器的结构与制造工艺,提出了一种具有新型起偏装置的偏振式CO2波导激光器.该起偏装置就是一矩形波导型阴极.利用位于放电波导口处的矩形波导型阴极对腔内光束的特殊作用,使得只有某一偏振方向的光束才能在光腔内形成稳定的振荡,从而输出稳定的偏振光.从理论上分析了该器件的起偏机理,并通过实验测定了该器件的偏振度指标.该新型器件具有结构与工艺简单、价格低廉等特点,其输出光的线偏振度大于98%.