基于LED光源的一氧化碳气体检测仪的设计

文章描绘并分析了一氧化碳分子的红外吸收光谱,推导了一氧化碳分子的吸收线型,估算了分子吸收系数,给出了气室设计的最佳长度。通过光谱分析发现,一氧化碳基频吸收比倍频吸收强约两个数量级,因此基频对应的4．60μm吸收谱带更适合于高灵敏度的一氧化碳气体检测。文中设计了一种基于LED光源的红外一氧化碳检测仪,结果表明,利用单LED光源、双探测器及反射式气室结构能够有效抑制环境变化、LED功率波动及探测器漂移等产生的噪声的干扰,进而具有较低的探测灵敏度,探测限为100×10-6。     

基于红外吸收型智能CO_2浓度分析仪

基于环境监测部门和工业现场对二氧化碳浓度精确测量的需要,文中根据红外吸收原理和Lamber-Beer定律,将调制光源和红外传感器应用于CO2浓度分析仪器中,设计了一种新型CO2气体浓度分析仪。文中简要说明了整个系统的架构,详细介绍了系统硬件和软件驱动程序设计以及调制光源、传感器信号与气体浓度的关系。该分析仪具有自动量程切换、声光报警、远程通信等功能,可以对检测现场进行实时、远程监控。设计的分析仪精度高、稳定性好、响应速度快、体积小。     

单积分球测量牛奶光学参数

本文将组织光学应用于牛奶测量,设计了单积分球系统,采取双光路补偿及光源调制的方法以提高系统的信噪比及测量精度,测量得到了牛奶在632.8nm处的光学参数,从而作为进一步研究的依据.     

可寻址光线屏蔽机制光学透视式增强现实显示系统研究

传统的光学透视式头盔硅示器存在不能正确显示虚拟物体和真实环境之间的遮挡关系和光强度匹配关系的问题，无法实现虚拟物体与真实环境的融合显示。针对传统光学透视式头盔显示器的特点，本文设计了一种新型的光学透视式头盔显示系统，引入可寻址光线屏蔽机制，使用灰度液晶作为可寻址的光学滤光器重新设计光学透视式头盔显示器，同时嵌入智能光调制机制，呵以实现增强现实显示中虚实物体的相互遮挡和光强匹配，同时解决了人眼观察虚拟图像和外界景物时眼睛聚焦不同的问题，实现虚拟物体与真实环境图像的融合显示。     

最新发明专利信息

气体组分在线检测系统 G01N 21/35 CN1049227A 北京新开通用试验厂 1989.08.01 该系统是利用各种气体组分都有自己的特征红外吸收谱线的原理设计的。它采用在气体流通路径两侧安装有只接收特征谱线的红外探测器和红外光源。红外光源对气体照射后,通过探测器测得的信号送入控制计算机进行处理,从而得到结果。该系统用于石油勘探钻井时对泥浆中携带出的气体组分进行连续的在线检测,也可用于其他需要对气体组分进行连续在线检测的地方。     

新型红外二氧化碳分析仪

本文介绍一种具有不切光单光束结构的新型红外二氧化碳分析仪。该分析仪基于朗伯——比尔吸收定律，采用光源稳流、温度补偿、单片机数据处理及选用高性能红外探测器等关键技术，能够对二氧化碳气体进行有效准确地测量和分析。该分析仪体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、力学性能高，具有广阔的应用前景     

数字电影滤光反射镜光谱设计

为了满足数字电影光学系统色温要求及提高光源能量利用效率,降低设计及光学薄膜镀制难度,计算了色温变化小、光源利用效率高的可见光高反射光谱波段。根据椭球滤光反射镜的工作原理及滤光薄膜的光谱特性,结合氙灯光源光谱及人眼的视觉函数,分析了可见光不同光谱波段对系统光效率及色度坐标的影响。获得了可见光波段光效利用率高,色度参数变化小的波段范围,解决了数字电影反光镜滤光薄膜可见光高反射波段初始设计问题。由滤光薄膜设计及镀制结果得到,405～690nm波长范围可作为数字电影滤光反射镜薄膜高反射区域,相比与氙灯光源光谱,x、y色度偏差不超过0.001,理论反射光光效率达99%以上。     

强度调制偏振光谱仪的系统设计

理论分析和实验研究了强度调制偏振光谱仪系统参数的设计。介绍了强度调制偏振光谱仪的结构原理,分析了调制器设计、光谱仪选型与系统指标间的匹配关系。给出了一个完整的设计实例,以搭台方式建立了强度调制偏振光谱仪原理实验装置,并对平行光管直接输出的光和经起偏器起偏后输出的光进行了偏振光谱测量和分析。结果表明:在有效测量波段内(525～700nm),以卤钨灯为光源的平行光管直接输出光的偏振度值10%;经过线偏振器起偏后输出光的偏振度值接近100%,与理论分析的结果一致,验证了基于强度调制技术设计偏振光谱仪方法的可行性。     

红外分析仪负值现象分析

探讨了３５０１红外仪在实际使用中出现象值的原因。在本文所述的生产流程中，负值主要是背景组中的丙二烯造成的。因此使用单光源双波长红外分析仪，选择参比光片与测量滤光片时要考虑到微量成分及生产波动测量造成的影响。     

一种可直接脉冲调制的MEMS红外激发源

针对红外气体探测器对光源的要求,结合现有MEMS(微机电系统)工艺及与其兼容的IC工艺,研制了一种可用于红外多气体传感器的脉冲式MEMS辐射光源。该光源主要有Si₃N₄/SiO₂的复合支撑层和铂金发热电极组成,可以产生相当于黑体300~800 K的红外辐射,在温度T＝1 106 K时有λ=2.62 μm峰值辐射波长;并且光源有足够强的辐射强度和2~15 μm红外辐射波段,能够满足大部分气体在2~14 μm波长范围内特征的吸收谱线的要求。经过对辐射元的动态测量可知,辐射源的动态调制频率可达到50 Hz,完全能够满足气体测量对所需红外光源调制频率的要求。     

基于黑硅为吸收层的热电堆红外探测器

基于黑硅对部分波长红外光的高吸收效率,结合红外探测器对吸收层材料的要求,针对以黑硅为红外吸收层的设计与测试进行了研究;设计采用工艺中刻蚀出现的"黑色"物质为吸收层材料,研究对不同波长红外光的吸收效率。根据红外基本理论,结合MEMS工艺可行性和兼容性设计一种微机械热电堆红外探测器,热偶对的排布位置进行上下设计;突破原有的硅衬底的释放困难和SOI衬底的成本过高的问题,提出一种氧化层上的多晶硅作衬底,最后器件以正面干法释放器件的方法,在提高探测器性能的同时节约成本。     

30.4nm正入射成像系统滤光片的研究

多层膜反射镜在30.4nm正入射望远镜上是主要的反射元件,但是它在紫外、可见和近红外光波段也同样有很高的反射率,因此需要滤光片来消除这些长波辐射。选择合适的滤光片材料和膜层厚度对滤光片的性能起到重要的作用。本文根据原子散射因子,理论计算出几种材料波长和线性吸收系数之间的关系,确认铝是30.4 nm波段滤光片的最好材料;考虑到透过率和膜的强度的需要,确定了滤光片的膜层厚度。改进了现有的由Mcpherson 247掠入射软X射线-真空紫外单色仪和气体空心阴极光源组成的光谱测量装置,使其适合于透过率的测量,并且波长扫描精度为±0.17Å~±0.97Å,又用其对所制备的铝滤光片进行25.6 nm～1000 nm波段的透过率测量,测量结果显示它在30.4 nm 处的透过率为58.85%。为了比较全面地反映它的透过率情况,又测量了它在紫外、可见和近红外波段透过率,测量的透过率接近零,因此证明该滤光片满足30.4 nm成像系统的需要。     

结合引导滤波和卷积稀疏表示的红外与可见光图像融合

为了解决红外与可见光图像融合时信息容易相互干扰、影响融合质量的问题,将引导滤波、高斯低通滤波与非下采样方向滤波器组相结合,提出一种新的图像融合方法。利用引导滤波和高斯低通滤波,将源图像分解为低频近似部分、强边缘部分和高频细节部分,并将高频细节部分进行非下采样方向滤波,进一步得到高频方向细节部分;对低频近似部分应用基于局部区域能量的融合规则,对强边缘部分提出一种基于卷积稀疏表示的融合规则,对高频方向细节部分提出改进的脉冲耦合神经网络的融合规则,得到相应的融合部分,并通过逆变换得到最终的融合图像。对多组红外与可见光图像的实验结果表明,算法得到的融合结果的主观视觉效果和客观评价指标均优于传统的图像融合方法,其客观评价指标中的标准差、信息熵、互信息、平均梯度和空间频率相比融合效果较好的基于离散小波变换和稀疏表示的融合方法平均提高20.28%、2.24%、47.41%、5.34%、8.02%。     

基于神经网络的点目标多光谱信息融合识别方法

为了解决动态红外点目标多光谱模式识别问题,提出了一种利用神经网络并行子网作为前级处理,证据理论于后级融合的多周期模式识别推理模型。由于并行子网的引入,该模型避开了识别过程中采用单一神经网络所带来的大样本训练问题,用带有加性噪声的点目标红外光谱作为识别模型的目标数据源进行了算法验证,计算结果表明该算法对多周期不确定性证据有很强的证据聚焦能力。     

基于红外差分吸收法的瓦斯浓度检测研究

针对我国当前煤矿瓦斯检测中存在的测量精度低、仪器寿命短等问题,提出了基于红外差分吸收法的煤矿瓦斯浓度检测方法.通过实验证明,该方法可以准确地测量出煤矿瓦斯浓度,而且由于光源采用了发光二极管,故使得仪器寿命大幅延长.     

用于FTS干涉图信号处理的多阶带通滤波器研究

滤波技术的应用是傅里叶变换光谱仪对于光源光谱再现的关键,利用连续时间滤波器Max274设计了Chebyshev带通滤波器,结合实际研制的16阶带通滤波器性能与设计指标符合较好.限制了傅里叶变换光谱仪测量频宽,有效克服了光谱仪光谱测量中汞灯光源交流信号的影响.     

用于植物培育实验的宽带负滤光片的研制

植物生长过程中对太阳光谱的吸收具有选择性。由于植物在光合作用和生长发育中对蓝紫光和红光较为敏感,因此设计并镀制了一种滤光片,目的是从太阳光谱中过滤掉植物吸收很少、且可能有害的黄绿光,从而采集植物生长所需要的蓝紫光和红光。通过离子源辅助电子枪蒸镀的物理沉积方式在大尺寸的K9玻璃基底上镀制了宽带负滤光片,镀膜后的滤光片在400~470nm和630~750nm波长范围内平均透过率大于90%,而500~580nm波长范围内平均透过率小于0.2%。结果表明该宽带负滤光片膜系的镀制满足植物培育实验的使用要求。     

Variable resolution capability for multichannel filter spectrometers

In this paper we describe a new electronic instrument called a spectrum expander, which is a two-port digital signal-processing device whose output power spectrum Sout(f) is (approximately) a frequency-expanded replica of its input spectrum Sin(f): Sout(Ef) approximately Sin(f), where E is the expansion ratio (usually E>2). When inserted between a signal source and a spectrometer, the spectrum expander improves the effective resolution of the spectrometer, thereby permitting real-time, high-resolution measurements to be made. This capability is especially important in radio astronomy, where fixed-resolution multichannel filter spectrometers are common. Our treatment of the spectrum expander includes a discussion of its basic principles, formulation of design rules, a brief study of random noise and quantization effects, and presentation of data illustrating expander performance. The prototype expander, constructed from Schottky-TTL components, accepts any signal of bandwidth< or =12.5 MHz and expands it to fill a 128-channel spectrometer with 32-MHz total bandwidth. Signal degradation caused by processing with the spectrum expander is minimal; the signal-to-noise ratio at its output is measured to be approximately 0.1 dB lower than at its input.