摘要：为了补偿甲烷传感系统的非传感因素引起的误差,设计了基于差分吸收技术的光纤传感系统。系统以廉价的1.33μm波段的LED为光源,利用旋转双波长滤光片进行波长切换,用单光路实现差分吸收检测,完全消除了双光路系统中双光路的差异和双光电探测器件的漂移等引起的误差。理论和实验证明,这些措施有效地提高了系统的灵敏度和稳定性。

摘要：在AML-2车载测污激光雷达中,对装有不同气体的拉曼管进行拉曼激发获得相应的强、弱吸收关波长。针对差分雷达激光发射光路转换的特点及提高雷达监测的实时性能要求,基于激光偏振调制原理提出了激光雷达光路分束设计的新方法,对该方法可行性进行了理论分析,并对改进光路的能量损失进行了估算,模拟结果显示改进后的系统延长了仪器的使用寿命,提高了测量的实时性。为提高差分激光雷达实时监测性能提供了一种新方法。

摘要：研究星载宽视场差分吸收成像光谱仪已成为空间大气遥感领域的迫切需求,根据宽覆盖轻小型星载大气痕量气体差分吸收成像光谱仪的研究目标,采用偏轴两镜系统和中继系统匹配的结构型式设计出无遮拦宽视场望远系统,将宽视场望远系统和Offner光谱成像系统匹配,设计了一个视场60°×0.24°、相对孔径1/3、工作波段280～450 nm的星载宽视场差分吸收成像光谱仪光学系统,利用光学设计软件Zemax-EE进行了光线追迹和优化设计,光谱成像系统不同波长的点列图半径的均方根（RMS）值均小于5 mm,光谱分辨率0.692 nm,满足不大于1 nm的指标要求,差分吸收成像光谱仪全系统在空间方向各波长在特征频率处的光学传递函数均达到0.67以上,完全满足成像质量要求,适合空间大气遥感应用。

摘要：星载多模式差分吸收高光谱成像仪是一种新型空间大气探测仪器,要求同时具有天底、临边和掩日等多模式探测功能,主要用于二氧化硫、二氧化氮等大气痕量气体探测。提出了利用两个扫描镜切换不同探测模式、利用双光谱仪减小系统的光谱杂光,利用分色片将工作波段分成3个通道实现多模式高光谱分辨率探测的新方法,设计了一个多模式差分吸收高光谱成像仪光学系统,瞬时视场为1.8°×0.04°,系统F数为2,工作波段为250～500nm,分成250～310nm、300～410nm和400～500nm 3个通道。利用ZEMAX-EE软件进行优化设计和分析,其中250～310nm通道,光谱分辨率为0.12nm,满足光谱分辨率不大于0.4nm的指标要求;300～410nm和400～500nm通道,光谱分辨率分别为0.25nm和0.23nm,满足光谱分辨率不大于0.6nm的指标要求。多模式差分吸收高光谱成像仪在空间维方向的调制传递函数（MTF）在特征频率0.25lp/mm处达到0.98以上,能够满足空间多模式差分吸收高光谱大气探测的要求。

摘要：提出了浓度场测量的差分吸收光谱层析技术,设计出一种由光源及控制系统、光学扫描测量系统和数据采集及处理系统三部分组成的典型差分吸收光谱层析诊断系统.采用改进的联合代数重建算法进行层析图像重建,数值模拟结果表明:在0°～180°视场范围内,在4个不同的投影方向获取投影数据的条件下,能有效地重建出待测场分布,其最大误差不大于5%,平均误差不大于1%.

摘要：利用差分吸收激光雷达探测大气CO2,可以获得其浓度的垂直分布,对于研究碳源、碳汇的过程有重要意义.设计了一套种子注入的脉冲差频激光器系统,作为差分吸收激光雷达的激光光源.针对脉冲差分吸收CO2激光雷达on波长的高精度稳频的研究空白,本文提出一种基于匹配的on波长的连续稳频算法.其基本思想是采用分子饱和吸收法,测量通过双路吸收池后的差分信号,计算其光学厚度值(optical depth,OD),获得实测的伪吸收谱,当监测到on波长发漂移后,进行连续的波长调节,获取其OD值,最后基于一维的图像匹配算法,将OD值作为灰度值,利用图像匹配原理,进行OD值匹配,确定当前输出波长在伪吸收谱中的位置,进而调节至on波长,实现on波长的连续、稳定输出.实验结果表明,提出的稳频算法能够很好的满足高精度的稳频要求,同时差平方和法在该应用中是最优的,稳频精度可达到0.3 pm.

摘要：为了提高全光纤差分吸收激光雷达的探测精度,研究近距离探测条件下使用光环形器的差分吸收激光雷达,这对提高气体探测精度具有重要的意义。分析了差分吸收激光雷达的探测精度与激光回波能量测量的关系,发现近距离条件下的气体探测精度将会受到环形器"串音"的影响,分析了不同探测高度下串音对探测精度的影响程度。结合CO2浓度探测的实例并通过仿真计算,得到了信噪比与探测相对误差随探测高度的变化曲线。结果表明,环形器中存在的"串音"会干扰激光回波信号,对探测信噪比与精度产生严重影响。该研究对设计与完善全光纤差分吸收激光雷达系统具有重要的借鉴意义。

摘要：基于非色散红外吸收原理,以电调制红外光源、采样气室和双元红外探测器组成的红外传感模块为核心,利用差分吸收检测技术设计了一种小型化高性能的SF_6气体传感器。利用标准气体进行浓度标定,拟合了SF_6气体浓度与电压关系曲线,实现了对SF_6气体浓度的准确检测。根据传感器检测误差随环境温度变化的规律,系统研究了温度补偿方法,有效提高了传感器在不同温度下的检测精度。实验结果表明,该传感器系统在环境温度10℃~40℃、气体浓度0~2 500×10^(-6)范围内的检测精度小于±50×10^(-6),分辨率为1×10^(-6),系统响应时间小于5 s,具有良好的重复性和稳定性。

摘要：星载主动式差分吸收是目前较为精准监测全球二氧化碳的方法。大气中气压、温度、湿度、地表反射率及硬件系统中线宽、滤波器带宽等对反演误差都有影响,其中地表反射率对反演误差有着不可忽视的影响。实验结果表明光斑足迹越小、间隔距离越大、地貌越复杂,反演误差就会越大。在光斑直径为100 m、距离间隔为10 m时,6种地貌的绝对误差在0.0215×10^(-6)~0.2134×10^(-6),控制在1×10^(-6)之内,这对实际硬件参数设计有一定参考意义。

摘要：针对目前煤矿井下瓦斯浓度检测技术存在的不足,在红外光谱差分吸收检测模型的基础上设计了双波长双光路的瓦斯浓度检测仪。在实验室环境下测量不同瓦斯浓度下检测仪输出的电压值,得到二者之间的拟合曲线,对测量结果的分析可以看出,系统测量误差小于1.8%,CH4浓度检测能力较宽,满足煤矿瓦斯浓度检测的要求。