吉林大学仪器科学与电气工程学院国家地球物理探测仪器工程技术研究中心
- 作品数：5 被引量：8H指数：2
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- 相关领域：电子电信理学自动化与计算机技术机械工程更多>>
- 基于低功率分布反馈激光器和数字锁相技术的高灵敏光声气体传感器被引量：3
- 2019年
- 光声信号强度与光功率成正比,然而,高功率激光光源存在功耗高、驱动控制电路复杂、低成本高质量的光源可选择范围窄等缺点,此类光源多集中在>6μm波段,难以实现对基频吸收带位于2~6μm波段的分子进行有效探测。而且,基于商用驱动控制仪器的光声气体传感器体积较大,不能满足多点连续移动监测工作的需要。利用输出功率为5.2mW的分布反馈、带间级联激光器(ICL)和基于石英音叉的光声光谱探测方法,在3~4μm波段实现了nmol·mol^-1水平气体分子浓度测量。使用的ICL靶向乙烷(C2H6)基频吸收带的强吸收线2996.88cm^-1。通过使用自主研制的数字锁相放大器及数字激光驱动控制方法,结合波长调制光谱技术,实现了高灵敏检测,同时,有效减小了系统体积并简化了数据获取和处理过程。首先,结合系统原理结构,顺次介绍了设计方案以及光、电等模块的设计细节。分析了目标气体及其临近干扰气体吸收谱线的模拟情况,以及不同气压对谱线展宽及重叠干扰的影响,最终确定系统工作气压为200Torr。然后,通过对100~1000nmol·mol^-1共6种浓度C2H6进行单周期光谱扫描测试分析,推断系统最低检测下限(MDL)<100nmol·mol^-1。对上述各浓度样品分别进行~10min二次谐波(2f)信号峰值提取测试,系统线性性能良好,相关度为0.99965,同时,明确了气体浓度与2f信号峰值的对应关系。最后,通过对氮气连续1小时测试得出系统噪声为~0.347V,由此估算信噪比和系统灵敏度分别为~28.56和~40nmol·mol^-1。介绍的新型中红外C2H6传感器不仅实现了nmol·mol^-1级测量,而且,使用自主研制的数字驱动和锁相放大器有效减小了系统体积,弥补了使用商用仪器占用体积大的不足,为将来实现小型化、移动式测量的目标奠定了一定基础。此外,对于功率消耗无限制的其他应用,可通过进一步完善和改进锁相和前置放大等模块的
- 李春光李春光董磊董磊
- 关键词：激光传感器光声光谱
- 中红外痕量乙烷传感器设计与稳定性分析被引量：2
- 2019年
- 根据乙烷气体分子在3.3μm处的基频吸收特性,使用中心波长为3.337μm室温连续带间级联激光器(ICL)和有效光程为54.6 m密集光斑多通气体吸收气室(600 mL)研制了基于波长调制光谱技术(WMS)的乙烷传感器。详细介绍了基于WMS和二次谐波(2f)探测技术的光谱吸收法气体检测原理,给出了目标乙烷气体吸收线的遴选细节。此项技术的使用减小了光功率漂移对系统的影响,使得系统最低检测下限(MDL)和稳定性能得到提升。结合原理框图,通过光学和电学两个模块分别详细介绍了乙烷传感系统设计方案,描述了自主研制的软、硬件单元和商用仪器的使用及其型号供他人参考,并给出传感器光学配置实物图。而且,为匹配激光波长调制与基于压力的吸收线宽,对气压和调制深度进行优化,研究了调制幅度对应2f信号峰值及调制幅度与调制深度的关系,最终确定最优气压和调制深度分别为100 Torr和0.074 cm^(-1),对应的调制信号幅度为～0.026 V。此外,基于优化后的气压和调制深度,使用136.8 nmol·mol^(-1)乙烷标准气体进行了系统灵敏度估算。详细介绍了ICL扫描调制信号、锁相放大及数据采集单元的参数设置,并给出示波器记录的扫描调制信号及2f信号波形图片。通过对比DAQ采集的2f信号和背景噪声信号,估算系统最低检测下限为33 nmol·mol^(-1)。最后,使用9个不同浓度乙烷标准气体(20～400 nmol·mol^(-1))分别进行～5 min系统标定测试,并列出了拟合曲线和拟合相关度等信息。而且,使用浓度为48 nmol·mol^(-1)乙烷气体样品开展连续2 h系统稳定性测试并进行Allan-Werle方差分析。结果显示,该系统工作稳定,积分时间为4 s时,乙烷气体检测灵敏度为～0.81 nmol·mol^(-1)。通过增加系统积分时间至63 s,系统灵敏度可被提高至～0.36 nmol·mol^(-1)。
- 李春光李春光董磊郑传涛王一丁
- 关键词：乙烷波长调制光谱
- 基于8字形接收线圈的浅地表电磁探测技术被引量：1
- 2021年
- 为了研究接收信号与金属异常体目标位置之间的关系,建立了基于正交偶极子的异常体数学模型;计算分析了矩形发射线圈下方的磁场分布,结合正交偶极子模型分析了异常体的涡流效应,计算了8字形接收线圈的接收信号,呈正弦形状。Matlab仿真研究了接收信号随目标不同位置的分布规律,实验验证了分析结果的准确性,为探测系统的目标位置识别提供支持。
- 周逢道王丹郭岭
- 关键词：电磁探测
- 低温漂高稳定性量子级联激光器驱动电源被引量：2
- 2014年
- 量子级联激光器（QCL）驱动电源在红外瓦斯检测系统中起着至关重要的作用，研制出具有高稳定性的QCL驱动电源具有十分重要的意义。井下环境温度变化会对用于红外气体检测的QCL的工作稳定性和稳健性产生影响。以温度为切入点，采用分段拟合的方法，研究了驱动电源中各集成芯片和阻性元件因温度变化对激光器驱动电流产生的影响，并在软件中进行相应补偿。利用该驱动电源,在可控温度范围为15 ℃～35 ℃的封闭箱中对中心波长为7.71 μm的QCL进行驱动测试。结果表明，在长时间（大于50 h）测试中，激光器工作稳定，温度引起的驱动电流最大偏差值为7 mA，稳健性能良好。
- 李春光王一丁高宗丽陈晨
- 关键词：激光器驱动电源稳定性
- 地磁场磁共振探测(GMRS)仪器研发及应用
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- 林君
- 文献传递
