国家自然科学基金(50906013)
- 作品数：21 被引量：59H指数：5
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- 相关机构：东南大学南京工业大学上海交通大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重大科学仪器设备开发专项国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术动力工程及工程热物理更多>>
- 基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法被引量：7
- 2017年
- 可调谐二极管激光吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和物质的量分数。然而在频分和时分复用这两种方式下,双线法易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。针对此问题,提出了基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法,只用一条吸收谱线即可实现对气体温度和物质的量分数的同时测量。以燃烧过程中的主要产物CO_2为目标气体,选择中心频率为5007.787cm-1的吸收谱线R(50)进行实验验证。从扣除背景的峰值归一化二次谐波信号的线型中提取温度信息,再利用扣除背景的一次谐波归一化二次谐波信号提取CO_2的物质的量分数。实验结果表明,免标定单线法与热电偶测量的温度最大相对偏差小于2.5%,物质的量分数的最大相对偏差小于2.8%。验证了用免标定单线测量法同时测量CO_2的温度和物质的量分数是可行的。
- 熊涌泉周宾王一红王浩汪步斌程禾尧王式民
- 关键词：光谱学单线法波长调制温度
- 基于二次-四次谐波联用的免标定波长调制激光吸收光谱方法被引量：1
- 2023年
- 可调谐激光二极管吸收光谱(TDLAS)技术因其高灵敏度、高选择性和快速响应的特点,被广泛应用于痕量气体的检测与燃烧诊断研究。基于谐波检测的波长调制光谱(WMS)方法具有高信噪比的优势,是最常用的TDLAS气体传感方法之一。近年来,为了扩展WMS方法的适用范围,减小光谱参数标定误差,针对WMS方法免标定策略的研究逐渐成为热点。传统的免标定WMS方法一般需要根据光谱数据库并结合激光调制参数进行复杂的吸收光谱模拟,对先验光谱参数的准确度和硬件参数提出了很高的要求。针对以上问题,提出了一种基于二次-四次谐波联用的免标定波长调制激光吸收光谱方法,可以实现气体参数的快速、精确测量。与传统免标定WMS方法相比,新方法有以下特点和优势:(1)新方法基于Voigt线型导出,可以适应于任意展宽条件下的测量;(2)新方法只需要利用二次谐波和四次谐波中心峰高参数的代数计算即可获得吸收谱线展宽、积分吸收面积等关键光谱参数,进而实现浓度、温度等气体参数的测量;(3)新方法不需要进行运算量较大的谐波拟合以及高次谐波计算,降低了对硬件系统的要求;(4)因为不需要扫描完整的吸收谱线形状,解决了传统方法在高温高压下由于吸收谱线展宽变大而导致的谐波信号不完整问题;(5)新方法只需要利用光谱数据库中的吸收谱线强度和低状态能量等光谱参数,而不需要利用自展宽系数、温度指数、其他组分碰撞展宽系数等先验参数,降低了对光谱数据库的依赖性。为了验证新方法的可行性,在实验室环境搭建WMS测量系统,选择CH_(4)分子在6046.95 cm^(-1)附近的吸收谱线,并利用二次与四次谐波峰值进行室温下CH_(4)摩尔分数的测量实验。实验结果表明,在20 cm吸收光程长下,CH_(4)摩尔分数测量的相对误差为1.19%,系统的探测极限为4.28×10^(-6)。
- 王一红周宾赵荣汪步斌
- 关键词：波长调制谐波检测甲烷检测
- 基于三角波调制的免标定气体浓度测量方法研究被引量：5
- 2017年
- 可调谐二极管激光吸收光谱技术中的波长调制方法具有适应恶劣环境以及灵敏度高等特点,在气体浓度测量方面得到了广泛应用。与常用的正弦波调制相比,三角波调制方式具有更高的灵敏度,但一般采用标定的方法来实现气体浓度的测量。提出了基于三角波调制的免标定波长调制方法,建立了分布反馈激光器在三角波调制下的频率响应模型。实验结果表明,使用所提频率响应关系式可使标准具信号拟合结果的相对残差小于0.4%,一次谐波归一化二次谐波信号拟合结果的相对残差小于1.2%,证明了该模型的可行性;实现了基于三角波调制的CH4气体浓度的免标定测量。
- 汪步斌周宾王浩熊涌泉王一红祝仰坤王式民
- 关键词：光谱学三角波波长调制气体浓度
- 基于COSM的三维显微图像复原算法研究
- 2011年
- 光学分层显微成像技术(COSM)不仅可用于去除非聚焦层杂散光的影响以及噪声的干扰,而且能复原样本的清晰三维像,将成为提取微流体的三维温度和速度场分布信息的有效工具。本文研究了基于已知点扩展函数的6种COSM成像算法,详细讨论了6种COSM成像算法的原理和实现,构造了三维样本图像和点扩展函数模型,并对复原结果进行了分析。实验结果表明逆滤波、正则逆滤波算法复原效果较好。迭代类算法中的Landweber算法具有速度快,抗噪声干扰能力强的优势,图像的复原质量也较高。
- 周宾郝英立王式民
- 关键词：微流动图像复原点扩展函数
- 基于声学技术的矿井风速测量仪器设计被引量：5
- 2020年
- 传统的矿井风速测量装置大多采用单点测量方式,文中设计了基于互相关原理的声学技术测速系统,包括信号源的选取、声源和声压传感器的布置、FPGA电路、FT2232H数据采集电路等;开发了一套基于LabVIEW的上位机软件系统,可以实现对风速的实时测量。实验结果表明,该测量系统可以实时准确测量风速。
- 岳晓庚任红伟周宾邱实贺文凯向鹏
- 关键词：互相关FPGALABVIEW
- 颗粒物与气体浓度同步测量方法研究
- 2019年
- 针对燃煤电厂颗粒物超低浓度排放在线检测的需求,在激光散射法的基础上提出了利用光强调制技术的颗粒物浓度在线测量方法。结合波长调制技术提出了气体与颗粒物浓度同步测量的方法,同时建立了波长调制下散射光信号的数学模型。理论分析及仿真结果表明:气体浓度与归一化二次谐波幅值的峰值成正比,颗粒物浓度与消除气体吸收后的散射光信号的一次谐波幅值成正比。利用1392 nm的近红外激光器对蚊香燃烧时产生的颗粒物与水蒸气浓度进行同步测量。实验结果表明:测量的水蒸气浓度值与温湿度传感器测量值之间的偏差小于3%,颗粒物浓度的特征值与粉尘仪测量值具有高度线性关系,拟合因子为0.9973,实现了基于波长调制技术的颗粒物与气体浓度的同步测量。
- 陈慈伟周宾祝仰坤王一红梁伟灿
- 关键词：散射波长调制同步测量
- 基于二次谐波峰高-峰宽特征的免标定波长调制光谱方法
- 2022年
- 提出一种基于二次谐波峰高-峰宽特征的免标定波长调制光谱方法,并给出任意调制系数下,考虑Voigt线型的光谱吸收率二次谐波峰高-峰宽解析表达式。与传统的谐波波形拟合方法相比,所提方法只需要进行一次滤波处理,对计算资源要求更低;不需要利用HITRAN 2020数据库中的碰撞加宽系数、温度依赖指数等光谱参数,理论上更加适用于复杂气体组分下的测量。在实验室搭建WMS测量系统开展室温下CH_(4)摩尔分数的测量实验,实验结果表明,在20 cm光程下,当CH_(4)摩尔分数大于2.08×10^(-3)时,所提方法的测量相对偏差小于2%。
- 王一红周宾赵荣汪步斌
- 关键词：光谱学吸收光谱波长调制甲烷检测
- 基于高频参考光的频分复用技术实现强干扰下的气体浓度测量被引量：1
- 2020年
- 在利用激光吸收光谱技术测量气体参数时,复杂环境中存在的强干扰会对提取到的探测光强的谐波信号产生较大影响,导致气体参数检测不准确。为此,提出了一种基于高频参考光的频分复用技术。该技术利用高频参考信号实现了对干扰信号的提取与探测光强的修正,进而准确地提取到了探测光强的谐波信号,提高了气体参数测量的准确性,拓展了光谱吸收法的应用范围。通过数值仿真及搭建甲烷浓度实验系统,验证了所提方法具有高频干扰抑制效果好、气体参数测量准确性高的特点。
- 连久翔周宾王一红李剑
- 关键词：光谱学吸收光谱频分复用强干扰
- 复杂环境下基于深度神经网络的摄像机标定被引量：10
- 2019年
- 提出一种基于深度神经网络的摄像机标定方法,实现了复杂环境下平面区域内的灵活、高精度标定。无需进行数据特征提取或分类,仅通过优化网络结构、超参数与训练算法,深度神经网络便能得到快速有效的训练。实验结果表明,相较于张正友标定法与浅层神经网络标定法,该方法在大范围、多拍摄角度和高畸变条件下均能达到更高的标定精度,镜头存在高畸变时,633mm×763mm标定范围内的平均标定误差仅为0.1471mm。
- 向鹏周宾祝仰坤贺文凯岳晓庚陶依贝
- 关键词：机器视觉摄像机标定
- 基于LS-CSO优化MWLS-SVM的SO_(2)排放浓度软测量建模被引量：1
- 2022年
- 针对石灰石-石膏湿法烟气脱硫过程最小二乘支持向量机(LS-SVM)建模中存在的噪声和辅助变量差异性对模型的影响,提出一种混合加权最小二乘支持向量机(MWLS-SVM)的建模方法。该建模方法对辅助变量进行加权,以降低各辅助变量对模型的差异性影响,并采用样本局部异常因子,对模型经验风险项进行加权处理,以提高模型的逼近和泛化能力,同时提出一种局部搜索竞争粒子群(LS-CSO)算法优化MWLS-SVM模型参数和特征权重。分别采用直接加权最小二乘支持向量机(DWLS-SVM)、LS-SVM和MWLS-SVM三种方法对湿法烟气脱硫SO_(2)排放浓度建立软测量模型,采用LS-CSO优化模型参数,实验结果表明MWLS-SVM模型在预测精度和泛化能力表现上明显优于LS-SVM和DWLS-SVM。
- 梁伟灿周宾王汗青
- 关键词：特征加权湿法烟气脱硫
