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山西省回国留学人员科研经费资助项目(2013-011): 作品数：10 被引量：44H指数：4; 相关作者：张雷尹王保马维光董磊贾锁堂更多>>; 相关机构：山西大学浙江师范大学山西职业技术学院更多>>; 发文基金：山西省回国留学人员科研经费资助项目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天文地球更多>>

石英晶振用于石英增强光声光谱系统的优化实验研究被引量：6: 2013年; 研究了音叉式石英晶振的个体尺寸、安放角度、探测部位以及外部污染对整个石英增强光声光谱系统(QEFAS)的探测灵敏度影响。测试了国内外十种不同音,结果表明顶端为楔形构造的音叉式石英晶振比规则的长方体构造的音叉拥有更高的品质因数(Q值)。在相同的测试条件下探测水的吸收线(7 306 cm^(-1))时获得更高的灵敏度,探测信号的强度相差高达50%。在研究音叉安放角度对探测信号影响的实验中,发现音叉的旋转角度与俯仰角度对探测信号的强度几乎没有影响,但是当光束以角度Φ斜入射时,更多的噪声被带入到测量中。在正入射的情况下音叉的最佳响应位置在距离音叉底部约3.1 mm。定性研究了外部杂物污染对音叉频率的影响,发现随着污染物的附着,石英音叉的频率会呈现降低的趋势,提供了一种改变音叉式石英晶振的共振频率的方法,为石英音叉用于较低调制频率的探测提供了一种理论可能,这对于石英增强光声光谱技术用于V-T弛豫率较慢的痕量气体检测有重要的意义。; 郑华丹董磊刘研研武红鹏张雷马维光尹王保贾锁堂; 关键词：光谱学

基于电学调制相消法和高功率蓝光LD的离轴石英增强光声光谱NO2传感器设计和优化被引量：3: 2015年; 使用中心波长为450 nm的高功率多模蓝光激光管(LD)作为激励光源,结合电学调制相消法和离轴石英增强光声光谱(QEPAS)配置,设计了一款高灵敏二氧化氮传感器.电学调制相消法使离轴QEPAS传感器的背景噪声降低至1/269,在标准大气压和1 s积分时间下,获得的探测灵敏度为4.5 ppb,对应的归一化噪声等效吸收系数(1σ)为2.2×10-8cm-1·W/Hz1/2.延长积分时间到46 s,灵敏度能够进一步下降到0.34 ppb.气体流速对该传感器的影响也被研究.; 尹旭坤郑华丹董磊武红鹏刘小利马维光张雷尹王保贾锁堂

石英增强光声光谱技术研究进展: 2015年; 石英增强光声光谱技术(QEPAS)在2002年由Kosterev首次提出,在短短十几年中,这种技术已经被应用在众多领域中,并取得了很多突破性进展。介绍了石英增强光声光谱传感器近期在技术改进及结构设计等方面的最新发展与动态,以期对相关领域的研究者提供参考。; 尹旭坤董磊马维光张雷尹王保贾锁堂; 关键词：气体传感器

基于压电陶瓷与光纤电光调制器双通道伺服反馈的激光相位锁定实验研究被引量：2: 2016年; 通过相干合束提高光纤激光源的输出功率是目前研究的一个热门领域,其中多束激光的相位控制是提高合束效率的关键技术之一.本文基于主动相位锁定技术对传统外差探测法进行了改进,基于压电陶瓷及光纤电光相位调制器双通道伺服反馈,实现了对同一激光源输出的两路相位独立变化的1531 nm激光长时间的相位锁定.通过选择合适的PID控制参数,将反馈带宽拓展到了220 k Hz(受限于PID控制器自身带宽).最终的相位锁定控制在0.88?以内,即相位控制精度为λ/400,经过160 s平均后可得到相位锁定的最佳值为0.006?,整体实验装置结构简单、运行稳定.; 侯佳佳赵刚谭巍邱晓东贾梦源马维光张雷董磊冯晓霞尹王保肖连团贾锁堂; 关键词：相位锁定压电陶瓷

激光诱导击穿光谱脉冲激光功率锁定的研究: 2014年; 激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质在线监测方面展现了突出的应用前景和研究价值。针对该技术在实际应用中会由于脉冲激光功率起伏导致的长期测量稳定性差的问题,建立了闭环负反馈式脉冲激光功率锁定装置,采用激光功率负反馈信号控制和锁定Nd∶YAG激光器输出功率。实验研究了不同分光比例脉冲激光器锁定在设定输出功率,同一分光比例激光器锁定在不同输出功率以及长时间运行时的功率锁定。结果表明,不同的分光比例对激光输出功率的锁定效果影响不大,分光比例越小,稳定速度越快;同一分光比例实现激光脉冲功率不同预设值的锁定以及在长时间运行时,采用此装置进行功率锁定后,激光输出功率处于预设区间内,RSD值由自由运行时的2.4%降低至1.1%。; 王鑫黄丹樊娟娟张雷马维光董磊尹王保贾锁堂; 关键词：激光诱导击穿光谱 PID控制

全光型石英增强光声光谱被引量：4: 2013年; 设计并演示了一种全光型石英增强光声光谱技术,该技术在传统的石英增强光声光谱系统中增加了另一束探测光束,把与气体浓度成正比的石英晶振振臂的振动幅值转化为探测光束的强度变化,实现了探测气体处无电子元件的全光学系统.如此的设计使该系统具有较强的抗电磁干扰能力和非常小的传感头体积,能够用于探测空间受限或探测环境恶劣的情况下,并实现远距离探测.在这种配置下,探测大气压下的水汽,获得的噪声等效吸收系数为1.13×10 6cm 1W/√Hz.进一步讨论了优化系统和提升其探测灵敏度的途径.; 刘研研董磊武红鹏郑华丹马维光张雷尹王保贾锁堂; 关键词：气体传感

利用石英增强光声光谱技术在2.0μm处实现高灵敏CO_2检测的实验研究被引量：6: 2015年; 基于石英增强光声光谱技术,以中心波长为2.0μm的窄线宽分布反馈式半导体激光器(DFB)为激励光源,采用波长调制及二次谐波解调技术通过改变激光器工作电流实现波长扫描完成了痕量CO2气体检测系统,并通过优化实验参数确定了常压下激光最佳调制深度,实现了高灵敏CO2浓度的检测。通过改变待测气体中的水汽浓度,研究了水汽对CO2气体探测结果的影响,结果显示在水汽浓度低于0.2%范围内,CO2气体光声信号随H2O浓度的上升而明显增强,当浓度高于此值后,H2O浓度的增加对CO2光声信号的增强作用几乎维持不变。数据显示,常温常压下H2O分子通过提高分子弛豫率最多可将二氧化碳R16吸收线的光声信号幅值提高约2.1倍。优化后的装置可以很好的实现大气中CO2浓度的检测。该装置获得的最小探测灵敏度为19ppm(1σ,300ms积分时间),相应的归一化噪声等效吸收系数为4.71×10-9 cm-1·W·Hz-1/2。; 刘小利武红鹏邵杰董磊张雷马维光尹王保贾锁堂; 关键词：气体传感器

基于脉冲石英增强光声光谱的中红外超高灵敏CO探测被引量：13: 2014年; 发展了一种超高灵敏的CO痕量气体测量装置，该装置采用4．65nm脉冲式中红外外腔量子级联激光器作为激发光源，结合石英增强光声光谱技术，对2135～2225cm-1之间的CO基频振动光谱带R支进行连续光谱扫描。水被加入到被测气体中，以加快较慢的CO分子振动-平动弛豫率。在锁相放大器时间常数为3ms，激光器占空比和扫描速率为50％和18cm-1／s时，获得的最小探测极限为4．6×10^-8（体积分数），与之对应的归一化噪声等特吸忻桑麴为1．07×10—8cm-1W／√Hz．; 董磊马维光张雷尹王保贾锁堂; 关键词：光谱学中红外量子级联激光器

双重频率锁定的腔衰荡吸收光谱技术及信号处理被引量：4: 2016年; 针对传统腔衰荡光谱技术浓度获取率低,提出基于双重锁定的连续波腔衰荡吸收光谱技术.通过波长调制一次谐波信号将激光器的频率锁定到C_2H_2吸收线上,同时使用PDH锁频技术将衰荡腔锁定到激光器上,从而避免了测量过程中激光器的频率漂移和腔长的抖动,使测量结果更加精确;并且,由于双重锁定,单次衰荡事件的发生率,也就是浓度信息的获取率只受衰荡时间以及重新锁定时间限制,在本试验系统中采集速率可以达到30 k Hz,可以实现对气体浓度的快速测量.为了提高信噪比,采用Kalman滤波技术,对浓度信息进行实时处理,有效抑制了噪声,根据阿伦方差分析,探测灵敏度可以达到4×10^(-9)cm^(-1)(2 s平均).; 贾梦源赵刚侯佳佳谭巍邱晓东马维光张雷董磊尹王保肖连团贾锁堂; 关键词：KALMAN滤波

激光诱导等离子体LTE态判定方法研究被引量：7: 2014年; 针对目前等离子体温度测量中常用的Boltzmann平面法和双线法的测量精度较差的问题,提出结合Boltzmann-Maxwell分布和Saha-Eggert公式来提高等离子温度的测量精度;根据高斯公式的面积与峰值关系建立了发射谱线线宽的简便算法,并通过谱线的Stark展宽计算等离子体的电子密度;建立了以McWhirter准则的等离子局部热平衡（LTE）态判据。以铝为被测样品的实验结果表明,随着激光能量的增加,等离子体温度和电子密度随之呈线性上升趋势;激光能量在127~510mJ范围内的等离子体电子密度变化范围为1.305 32×10^17~1.873 22×10^17 cm^-3,等离子体温度的变化范围为12 586~12 957K,根据McWhirter准则本实验中所有等离子体均满足LTE态阈值条件;针对在光谱仪波段内可观测到的处于同一电离态谱线相对较少的铝元素,在不适合用Boltzmann平面法计算温度时,利用Saha-Boltzmann方法对100组铝等离子体光谱进行温度测量的相对标准偏差（RSD）为0.4%,相比于双线法的1.3%,大幅提高了测量精度。该计算方法可用于快速计算等离子体温度、电子密度及判断等离子体LTE态,在自由定标、光谱有效性分析、谱线的温度校正、确定最佳采光位置以及等离子体LTE分布状态等研究中都有较高的应用价值。; 樊娟娟黄丹王鑫张雷马维光董磊尹王保贾锁堂

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