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国家科技支撑计划(2013BAK06B04)

作品数:23 被引量:166H指数:9
相关作者:王一丁郑传涛叶玮琳陈晨翟冰更多>>
相关机构:吉林大学汕头大学中国科学院更多>>
发文基金:国家科技支撑计划国家自然科学基金吉林省科技发展计划基金更多>>
相关领域:机械工程电子电信理学自动化与计算机技术更多>>

文献类型

  • 23篇中文期刊文章

领域

  • 8篇机械工程
  • 8篇电子电信
  • 7篇理学
  • 2篇自动化与计算...
  • 1篇化学工程
  • 1篇农业科学

主题

  • 17篇红外
  • 7篇中红外
  • 7篇激光
  • 7篇激光器
  • 6篇气体检测
  • 6篇光电
  • 5篇光谱
  • 4篇量子级联
  • 4篇量子级联激光...
  • 4篇光电检测
  • 4篇红外光
  • 3篇甲烷
  • 3篇红外光谱
  • 3篇红外吸收
  • 3篇波长
  • 3篇波长调制
  • 2篇信号
  • 2篇一氧化碳
  • 2篇谱学
  • 2篇温度

机构

  • 21篇吉林大学
  • 8篇汕头大学
  • 2篇中国科学院
  • 1篇内蒙古民族大...
  • 1篇清华大学
  • 1篇吉林农业大学

作者

  • 20篇王一丁
  • 15篇郑传涛
  • 8篇叶玮琳
  • 6篇陈晨
  • 4篇翟冰
  • 3篇党敬民
  • 3篇宋楠
  • 3篇黄渐强
  • 2篇吕默
  • 2篇潘教青
  • 2篇李彬
  • 2篇付丽
  • 2篇李春光
  • 2篇宋芳
  • 2篇刘慧芳
  • 1篇孙丹丹
  • 1篇杜巧玲
  • 1篇范颖晖
  • 1篇程西云
  • 1篇常玉春

传媒

  • 6篇光谱学与光谱...
  • 5篇光电子.激光
  • 4篇光子学报
  • 2篇激光杂志
  • 2篇吉林大学学报...
  • 2篇Optoel...
  • 1篇红外与激光工...
  • 1篇光学学报

年份

  • 1篇2017
  • 7篇2016
  • 1篇2015
  • 10篇2014
  • 4篇2013
23 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
基于红外光谱技术的混合气体检测系统概述被引量:11
2014年
为了给从事红外混合气体检测领域的研究人员提供一定的借鉴与参考,针对红外混合气体检测系统中的光学复用结构以及检测方法进行了详细评述。目前,以量子级联激光器(QCL)、带间级联激光器(ICL)为代表的相干光源已逐渐取代热辐射红外光源、红外发光二极管(LED)等传统非相干光源,成为红外混合气体检测中的主流光源。相应地,具有超高探测度和极短响应时间的红外光探测器也逐渐超越以往的红外热探测器,占据红外探测器领域的主导地位。基于"复用思想"的光学复用结构则是红外混合气体检测系统的核心,主要包括单光源复用检测结构和多光源复用检测结构。其中,单光源复用检测结构以其体积小、集成度高等优点成为构建便携式混合气体检测系统的重要选择;而多光源复用检测结构是时分复用、频分复用、波分复用等思想的具体化,并凭借其较宽的光谱覆盖范围、较高的光谱分辨率等优势成为当前混合气体检测系统中的主导结构。应用于红外混合气体检测的检测方法主要有非分光红外(NDIR)光谱技术、波长/频率调制光谱技术、腔增强光谱技术以及光声光谱技术等。研究人员可通过对红外混合气体检测系统各组成部分充分了解后,设计出实用的红外混合气体检测系统,对工农业生产、环境监测、生命科学等诸多领域都具有重要意义。
党敬民付丽闫紫徽郑传涛常玉春陈晨王一丁
关键词:红外光源
基于虚拟信号处理平台的差分式中红外甲烷检测系统被引量:7
2013年
利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强的优势,实现了一种针对甲烷(CH_4)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双通道传感器(英国E2V公司,3.31μm和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6 221)实现对探测器输出信号的采集和处理,采用二阶巴特沃斯数字滤波器滤除噪声以提高信噪比(SNR),对系统硬件和软件进行了集成。系统具有信号采集、滤波、幅值提取、浓度计算、存储及网络发布等功能。配备了不同浓度的CH_4气体样品,开展了标定实验,并测量了系统的精度、稳定性和检测下限等指标。实验结果显示,系统对CH_4气体的测量范围为0~5%,对9种气体样品的检测误差均小于6%。受传感器自身光程的限制,系统的检测下限约为60×10^(-6)。对浓度为2 000×10^(-6)(0.2%)的气体进行了长达4 h的浓度检测,除个别突变点外,检测的最大误差小于10%。由于数据处理能力强,系统功能不受资源限制并可任意扩展。
吕瑞红宋楠宋芳叶玮琳郑传涛王一丁
关键词:光电检测LABVIEW
Design and fabrication of a mid-infrared carbon dioxide sensor for the application in greenhouse environment被引量:3
2016年
A mid-infrared carbon dioxide(CO_2) sensor is presented for the application in greenhouse environment. An integrated multi-pass gas chamber and a dual-channel differential detection method are adopted to decrease response time and suppress environmental influence, respectively. An optical module is developed using a cost-effective wideband mid-infrared light source, a dual-channel pyre electrical detector and a spherical mirror, and the moisture-proof function is specially designed for enabling the application of this sensor in greenhouse with high humidity. Experiments are carried out to evaluate the sensing performance on CO_2 concentration. According to the experimental results, the limit of detection(Lo D) is about 3×10^(-5) with an absorption length of 30 cm. The relative detection error is less than 5% within the measurement range of 3×10^(-5)—5×10^(-3). Based on 10 h long-term stability measurement on 5×10^(-4) and 2×10^(-3) standard CO_2 samples, the maximum fluctuations are 1.08% and 3.6%, respectively. By using a 2.4 GHz wireless network communication system for remote monitoring and data recording, a field measurement of this sensor in a greenhouse is conducted, and good performance is proven in such circumstance.
王嘉宁郑玲娇牛新涛郑传涛王一丁
脉冲型阵列量子级联激光器驱动电源被引量:2
2014年
设计并研制了一种高精度的可调节阵列量子级联(QC:Quantum Cascale)激光器驱动电源,以用于中红外多气体检测系统.该系统运用时分复用的思想,利用并联加串联的方式,同时驱动多个QC激光器.在硬件方面,以DSP F28335为主处理器,采用压控恒流源的原理,通过大功率半导体器件,实现脉冲频率(1~10 kHz,步进0.5 kHz)、占空比(0.5% ~40%,步进0.5%)、电流幅值(0~4A,步进0.1A)连续可调的脉冲恒流源.在控制方案上,采用模拟PI(Proportion Integral)控制算法,通过两级模拟PI环节的双重反馈方式,提高了驱动电流的准确性和稳定性.同时,该系统还设计了电源滤波慢启动电路、过流保护电路、过压保护电路、静电防护电路等,防止QC激光器被瞬间大电流损坏,以确保激光器的正常工作.经实验测试,当设定脉冲电流幅值为2.0A,脉冲频率为5 kHz,脉冲宽度为2μs时,输出脉冲电流幅值稳定度优于1.7×10-3 A,脉冲宽度稳定度优于2.4 ×10 2μs,脉冲上升时间小于11.9 ns,脉冲下降时间小于9.6 ns.在同时驱动多个QC激光器长时间测试过程中,驱动电流稳定,QC激光器发光稳定,测试指标达到要求.
杨送华陈晨郑传涛杜巧玲王一丁
关键词:量子级联激光器恒流驱动
基于1654nm分布反馈激光器的甲烷检测系统被引量:11
2016年
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术及波长调制技术,采用波长为1 654nm的分布反馈激光器,结合开放式光学探头以及高灵敏度的铟镓砷光电探测器,研制了近红外甲烷气体检测系统。自主设计研发了分布反馈激光器驱动电路,主要包括模拟PID温度控制电路与电流驱动电路。其中,温度控制电路具有较高的控制精度及稳定性,长时间工作时激光器温度波动小于±0.02℃,温度与激光器波长呈线性变化。温度不变时,改变驱动电流可以使激光器中心波长线性变化,同时还提供了5kHz正弦波和10 Hz锯齿波的调制信号,用于谐波检测。为了提取差分信号的一次谐波及二次谐波,研制了正交锁相放大器,一次谐波和二次谐波的提取误差分别为3.5%和5%。系统中采用的开放式光电探头通过一次反射,使有效吸收光程增加了一倍,达到了40cm。通过对1%~5%的甲烷气体进行检测,成功提取了一次及二次谐波,得到了气体浓度与谐波信号幅值的拟合关系曲线。在更换不同输出波长的激光器后,该系统还具有检测其他气体的能力。
李彬刘慧芳何启欣翟冰潘教青郑传涛王一丁
关键词:近红外甲烷检测分布反馈激光器波长调制
高选择性便携式正交锁相放大器研制被引量:1
2013年
针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、价格昂贵,无法集成在便携式设备中的问题,利用信号相干检测原理,设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器,包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能,详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号,对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定,并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征,包括量程、均值误差、选频特性和检测下限等。实验结果显示,系统测量下限小于等于5mV,检测范围为5~3000mV,均值误差绝对值小于等于10mV,满度测量误差小于等于1%,待测信号允许带宽0—50kHz,3dB频带宽度小于1Hz,达到了便携式仪器的测量要求。
叶玮琳程西云范颖晖郑传涛
关键词:微弱信号检测锁相放大器
基于波长调制技术的近红外甲烷检测仪被引量:9
2014年
为了在煤矿环境中实时检测甲烷(CH_4),利用中心波长为1.654μm的分布反馈(DFB)激光器,基于可调谐激光二极管吸收光谱法(TDLAS),实验报道了一种近红外(NIR)CH4检测仪。为了驱动DFB激光器并从差分信号中提取二次谐波信号,自主设计了激光器智能温度控制器、激光器扫描和驱动电路以及高性价比的锁相放大器,对各模块的性能做了测试和表征。利用各光学模块和电学模块,对系统进行了集成;为了得到其检测性能,开展了详细的CH_4检测实验。结果显示,在O~100%的浓度范围内,相对测量误差小于7%,最小检测下限(MDL)为1.1×10-5。对两种标准浓度气体样品(浓度为1×10-3和2×10-1)的24h浓度测量结果表明,检测仪具有较好的稳定度,两组测量结果较真值的波动范围分别小于7.0%和2.5%。利用相似的检测机理和相同的硬件系统,通过更换其他波长的激光器,本文检测仪也可实现对其它气体的检测。
黄渐强翟冰叶玮琳郑传涛王一丁
关键词:波长调制
对数变换—波长调制光谱在气体检测中的应用被引量:4
2017年
为了提高痕量气体检测的稳定性并扩大动态范围,引入对数变换方法和差分检测电路,对常规波长调制光谱技术进行了改良。在使用锁相放大器提取与气体吸收相关的谐波信号之前,由自制的接收器完成对数变换和差分检测功能。通过对数变换,使激光强度调制与气体吸收引起的光功率衰减量实现了分离,再利用差分检测消除前者。受益于此双管齐下的策略,理论上可以捕捉吸收光谱的任意阶谐波分量,并且免受剩余幅度调制和谐波畸变的影响。为了验证理论,对NH3的P(6)吸收谱线的二次谐波进行了采集。在296 K的环境温度、1.01×105 Pa的总压力和24.5 cm的有效光程下,假设信噪比降低为1时推导得到的理论检测下限为0.7 ppm(1 ppm=10-6)。以上结果表明该方案是痕量气体检测应用的一种理想选择。
丛梦龙孙丹丹王一丁
关键词:红外吸收光谱波长调制谐波检测
袖珍式红外瓦斯检测仪的设计与实验被引量:12
2014年
在满足气体检测要求的前提下,为了能够使气体检测仪器的小型化以及低功耗,设计了袖珍式红外瓦斯检测仪.以集光源、光路、红外探测器于一体的红外传感模块为核心,修正了传统的气体吸收理论,采用差分式气体吸收技术设计出一种具有低成本、低功耗、低检测下限、高信噪比的袖珍式非线性甲烷检测仪.集成后的仪器采用干电池单电源供电,工作时总电流在150mA以内、总功耗小于0.9 W,检测仪的电路增益为43.3dB.实验中进行了单、双通道气体检测实验,采用新配气方法在甲烷爆炸限内进行双通道气体检测实验,得到低检测下限和高灵敏度测试实验,最低检测下限都能够达50ppm.与传统的壁挂式检测仪器相比,该仪器以手持式的形式完全可以满足检测有害气体的需求.
于鑫高宗丽宋楠刘洋郑传涛王一丁
关键词:光电检测红外探测器气体吸收袖珍式非线性系统单电源
Design and implementation of differential mid-infrared carbon monoxide detector被引量:4
2013年
Based on wide-band infrared(IR) light source and dual-channel pyroelectric detector with detection channel of 4.66 μm and reference channel of 3.95 μm,a differential mid-infrared(MIR) carbon monoxide(CO) detector is designed and implemented.In order to reduce the detection limit and improve the detection sensitivity,an open spherical mirror chamber is designed and fabricated according to the divergence angle of the light source.The CO detection system is established using the welded and debugged detection circuits,a series of CO gases with different concentrations are prepared,and gas concentration calibration experiment is carried out.Experimental results indicate that after the amplifying circuit,the signal-to-noise ratios(SNRs) of the two channels are 17.58 dB and 18.46 dB,respectively,and the detection error of this system is less than 9% in 0%-4% measuring range.The detection sensitivity in the low concentration range is approximately 0.05%.6 h measurement on the 0 ppm sample gas shows that the fluctuation range is about ±0.02%,and the measurement standard deviation is about 0.89%.
宋芳李国林宋楠郑传涛王一丁
关键词:中红外气体浓度
共3页<123>
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