国家高技术研究发展计划(2009AA063006)
- 作品数：38 被引量：171H指数：8
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- 相关机构：中国科学院山西大学安徽理工大学更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金山西省青年科技研究基金更多>>
- 相关领域：理学机械工程电子电信环境科学与工程更多>>
- 紫外LED光纤耦合长程DOAS系统监测大气SO_2和O_3的研究被引量：13
- 2013年
- 介绍了一种基于发光二极管(LED)的光纤耦合长程差分吸收光谱(LP-DOAS)系统,用于测量大气中的SO2和O3。根据SO2和O3所在的吸收波段,选择了两种不同波长的紫外LED作为系统光源。当吸收光程为700m时,SO2和O3的探测限分别为0.8×10-9和7.4×10-9。将该系统测量结果与传统基于氙灯LP-DOAS的测量结果进行了对比,结果显示两者具有较好的一致性,测量SO2和O3的相关性分别为0.987和0.992。测量结果表明,通过光纤耦合方式来提高光源耦合效率后,采用以LED为光源的LP-DOAS系统来探测紫外波段的气体吸收是切实可行的。
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- 关键词：大气光学光纤耦合差分吸收光谱
- 差分吸收光谱测量中LED光源恒温控制的实现被引量：2
- 2013年
- 提出了一种差分光学吸收光谱(DOAS)测量中LED光源的恒温控制方法。采用半导体制冷片作为控温元件来控制LED温度,应用PID算法动态调节半导体制冷片的工作电流,实现了DOAS测量过程中LED光源的温度恒定。介绍了恒温控制系统的硬件设计和软件流程,并对控温效果和LED谱的稳定性进行了测试。测试结果表明,提出的恒温控制方法能有效克服环境温度变化对LED光源温度的影响,温度控制精度达到了士0.1℃。在相同的测试条件下与无恒温相比,具有恒温功能的LED光源剩余噪声明显偏低,进一步验证了设计方案的可行性。
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- 关键词：LEDDOASPID算法
- 痕量气体超高灵敏检测新原理研究
- 2022年
- 痕量气体通常是指体积浓度低于百万分之一(≤ppm量级)的气体.痕量气体检测属于重大需求,在环境、生产、安全、科研各个方面都有重要应用:燃煤发电和汽车尾气排放,导致大气中存在痕量的二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氨气等污染气体,需要对其进行ppb量级的高灵敏监测;芯片的规模制造和封装,需要对ppm量级的水汽含量进行快速在线检测,以免芯片内部短路和电迁移等危害;港口、机场的安检必须对ppb量级的有毒有害气体进行快速的高灵敏检测;空间站内为预防火灾发生,必须对ppm量级的一氧化碳、氢氰酸、氯化氢气体实施快速监测;中国探月工程中,实现对月球两级水冰的研究,需要对ppb量级的水汽进行超高灵敏检测.因此,必须发展能够进行实时在线快速检测的超高灵敏传感器,以服务国家和区域经济发展,助力山西省大气环境改善、生态环境治理和经济转型升级.
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- 关键词：高灵敏检测一氧化碳有毒有害气体氯化氢气体痕量气体电迁移
- 差分吸收光谱技术在工业污染源烟气排放监测中的应用被引量：11
- 2013年
- 研究了差分吸收光谱技术在工业污染源烟气排放监测中的应用及实现.借助于独立的采样和前处理系统去除烟尘和水汽对光谱拟合的影响.为避免高浓度的SO2在常温下发生光解,将经前处理后的烟气加热至150℃进行测量.采用Voigt线型对SO2,NO,NO2在185—235nm波段的吸收截面进行了展宽,获得了高温气体的标准吸收截面,并与归一化的光谱仪仪器函数进行卷积得到了光谱拟合所需的有效吸收截面.将反演结果与非分散红外分析仪的测量结果进行了实时对比,获得了较好的一致性,验证了差分吸收光谱方法高准确度测量工业污染源烟气排放的可行性.
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- 关键词：环境污染监测光学测量技术差分吸收光谱
- 基于残余幅度调制确定频率调制光谱探测相位的理论和实验研究被引量：2
- 2013年
- 提出了一种基于残余幅度调制确定频率调制光谱探测相位的方法。基于理论分析得出当频率调制光谱系统存在残余幅度调制且无样品气吸收时,光谱信号与探测相位的余弦成正比,可直接确定探测相位。通过采用低频电压控制电光调制器提高了探测相位的测量精度,通过与有吸收时频率调制光谱线型拟合获得的相位进行对比,偏差控制在0.04rad(2°)以内,证实了该方案的可行性,提高了探测相位的测量速度。
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- 关键词：电光调制器
- 利用O_4测量去除车载差分吸收光谱测量污染源NO_2排放通量计算中多次散射的影响被引量：6
- 2011年
- 基于被动差分光学吸收光谱(DOAS)算法,使用车载被动DOAS技术在测量污染源排放通量时,由于云的多次散射影响,导致污染源排放通量的计算误差。特别对于像NO2这样的整层分布气体,由于低层云的出现造成多次散射增强使得NO2浓度显著升高,造成在计算污染源排放通量时产生较大误差。针对此问题,提出在车载DOAS污染源排放通量监测中利用O4及SO2的垂直柱浓度信息,在通量计算中对由于多次散射造成的NO2柱浓度增加进行修正。利用此方法反演了2010年10月9日上海某工业区的实验数据,修正后及修正前通量计算值分别为0.50t/h和1.49t/h。结果表明利用此方法能够修正污染源排放通量测量中多次散射引起的柱浓度显著升高影响,进一步促进了此技术在准确获取污染源排放通量上的发展及应用。
- 吴丰成谢品华李昂司福祺王杨刘文清
- 关键词：大气光学差分光学吸收光谱
- 开放光路非相干宽带腔增强吸收光谱技术测量大气NO_2被引量：10
- 2013年
- 采用蓝色发光二极管(LED)作为非相干宽带腔增强吸收光谱技术(IBBCEAS)系统光源,测量了436～470nm波段内NO2样气的吸收,验证IBBCEAS的高探测灵敏度。通过氮气和氦气两者瑞利散射截面的差异标定了镜片在430～490nm波段内的反射率,并利用纯氧中氧气二聚体(O2-O2)在477nm处的吸收验证了镜片反射率标定的准确性。镜片反射率在461nm处最大且为0.99937,光学腔长度为73.5cm时的最大有效光程为1.17km。当光谱采集时间为20s时,NO2的探测灵敏度(1σ)达到了0.25×10-9。进行了开放光路下环境大气中NO2和O2-O2在454～486nm波段内的吸收测量,结果表明大气中气溶胶等颗粒物的Mie散射消光降低了IBBCEAS仪器的探测灵敏度(1.04×10-9)。大气中O2-O2的测量为IBBCEAS吸收光程的在线标定提供了一种可行的途径。
- 凌六一谢品华秦敏胡仁志方武郑尼娜司福祺
- 关键词：大气光学蓝色发光二极管
- 基于LED光源的非相干宽带腔增强吸收光谱技术探测HONO和NO_2被引量：17
- 2012年
- 介绍了基于近紫外发光二极管LED(中心波长约372 nm,半高宽13 nm)光源的非相干宽带腔增强吸收光谱技术,同时用于探测痕量气体HONO和NO_2.LED出射光经准直后耦合进入长度为70 cm,由两块高反射率镜片组成的高精密光学腔内.分别测量了氮气消光谱和氦气消光谱,通过两者瑞利散射截面的差异而引起光谱强度的变化来标定镜片反射率.在360—390 nm反演波段内,镜片反射率在390 nm处最大且为0.99962,对应测量NO_2/HONO混合物时的最大光程约1.71 km,并利用最小二乘拟合反演出了HONO和NO_2的浓度值.当光谱采集时间为1000 s时,HONO和NO_2的探测灵敏度(1σ)分别为0.6 ppbv和1.9 ppbv.实验结果表明,该技术为实现大气痕量气体的高灵敏度在线监测提供了另一种可能的途径.
- 凌六一秦敏谢品华胡仁志方武江宇刘建国刘文清
- 关键词：大气光学
- 单组分双分析通道红外气体检测方法研究被引量：6
- 2012年
- 基于单分析通道非分散红外(non-dispersive infrared,NDIR)气体分析技术,提出一种单组分双分析通道气体检测方法.根据SO_2的红外吸收特征,采用逐线积分气体吸收模型和方法,选择洛伦兹展宽线型并考虑温度和气压对积分线强、线型的影响,确定了两个分析通道的滤波参数.使用7.32μm和4μm波段分别反演小于等于280 ppm与大于280 ppm的SO_2浓度;使用最小二乘法,以三阶多项式为拟合模型,获得了两个分析通道的定标曲线.对系统的测量线性度、检测限和测量准确度进行了分析.两个分析通道的联合可以实现约几ppm至10000 ppm的宽动态范围的SO_2测量,且系统测量线性度大于0.99,测量误差小于5%.既克服了NDIR气体分析技术检测灵敏度和宽动态测量范围不能同时兼顾的缺陷,良好的系统测量线性度还为多组分气体分析的干扰修正提供了非常必要的前提条件.
- 孙友文刘文清汪世美黄书华曾议谢品华陈军王亚萍司福祺
- 关键词：环境污染监测光学测量技术气体分析
- 红外差分光学吸收光谱技术测量环境大气中的水汽被引量：4
- 2012年
- 研究了基于红外差分光学吸收光谱技术的环境大气中的水汽测量方法.所用实验装置由自制的非分散红外多组分气体分析仪改装而成,根据HITRAN数据库提供的线强参数,采用Voigt展宽线型和方法,并考虑温度、气压及仪器函数的影响,计算出了水汽反演波段的有效吸收截面.将反演的水汽浓度与非分散红外分析仪的测量结果进行了实时对比,得到了较好的测量一致性,测量相关系数为0.93347.为今后采用红外DOAS技术测量其他在紫外可见波段无吸收或仅有弱吸收的气体(如CO_2,CH_4,CO,N_2O等)提供了可借鉴的解决方案.
- 孙友文刘文清谢品华陈嘉乐曾议徐晋李昂司福祺李先欣
- 关键词：环境污染监测光学测量技术
