摘要：环境污染严重影响人们的生活质量,针对当前环境污染成分检测误差大、检测效率低等难题,以提高环境污染成分检测精度为目标,设计了基于激光光谱技术的环境污染成分检测方法。首先对当前环境污染成分检测的研究进展进行分析,找到检测各种方法存在不足的原因,然后采用激光光谱技术对环境污染物吸收光谱数据进行收集,并从吸收光谱数据提取各成分的特征,最后采用数据挖掘技术分析特征与环境污染物成分之间的变化关系,建立环境污染成分检测模型,并与其它环境污染成分检测方法进行了对比测试。结果表明,本文方法可以拟合环境污染成分的变化特点,提高了环境污染成分检测精度,不仅环境污染成分检测误差小于其它环境污染成分检测方法,而且环境污染成分检测时间更短,可适用于环境污染成分的在线检测。

摘要：激光光谱技术课程的实用性非常强,如果仅采用理论授课的模式,教学效果将会大大降低。根据光学工程专业硕士研究生课程激光光谱技术的特点,将案例库引入教学,结合团队的研究方向、相关的本科生实验和企业的产教融合,深挖课程中相关的案例,形成具有代表性的课程案例库。基于此,首先对激光光谱技术课程案例教学改革进行分析,进而探讨案例库设计实例,最后就案例式教学的实效进行研究。

摘要：展示一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)的微型化纳米光纤甲烷传感器.在比尔-朗伯定律的基础上,选择1.6 μm附近的甲烷吸收线,对分布式反馈半导体激光器(DFB-DL)进行波长调制,使用锁相放大器解调出二次谐波信号,建立一套完整的基于纳米光纤的TDLAS系统.使用该系统测量室温下不同入射功率和不同压强对二次谐波信号的影响,同时获得了该系统的压力展宽系数和压力频移系数,发现直径较小的纳米光纤可以对甲烷产生更强的吸收.所设计的纳米光纤传感器是一个在低功率条件下进行微量气体测量的有力工具,在气体种类分析和定量分析方面有着巨大的应用潜力.

摘要：可调谐二极管激光器吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)广泛应用于碳氢燃料燃气参数(温度、组分浓度和气流速度)实时在线和非接触测量。针对碳氢燃料火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle,RBCC)发动机的高速燃气参数测量,设计了双交叉光束(7444.352+7444.371)/7185.597cm-1谱线对扫描波长-时分复用双线直接吸收光谱技术(Direct Absorption Spectroscopy,DAS)系统,将其应用于RBCC地面实验高速燃气参数在线测量,同时获得了燃气温度、H2O组分浓度和速度等多参数,并将测量结果与数值模拟计算结果对比,相对偏差不超过12%,这为RBCC发动机燃烧组织优化和结构优化提供重要依据。

摘要：为了实现火灾的快速准确早期预警,研制了一种基于分布式反馈激光器(DFB)的早期火灾预警系统.该系统采用片上系统(SoC)芯片STM32H743为主控制器,结合波长调制(WMS)和数字锁相放大技术(DLIA)实现了CO高灵敏探测.通过单片机内部集成的12位数模转换器和16位模数转换器实现光信号的调制和光电信号采集,并根据内部2倍参考信号进行数字相关运算、积分运算及一阶无限长冲击响应滤波算法实现DLIA算法,从而得到光谱信号的2次解调信号.采用静态配气法进行了系统的标定试验,其线性相关系数达到0.9988.利用该系统进行榉木,PVC,棉布,聚氨酯泡沫及A4纸的阴燃实验结果表明,阴燃产生CO体积分数达到5×10-6所需时间分别为340、250、250、150、110 s.结果表明此系统具有快速、准确的早期火灾预警功能.

摘要：为了提高基于激光吸收光谱技术的C_(2)H_(2)气体检测灵敏度,替代多通池在吸收光谱检测中的功能,设计了一种应用于C_(2)H_(2)吸收光谱检测的特殊微结构光纤,即单孔单芯内悬挂光纤.以C_(2)H_(2)吸收谱线{1.5316μm}的激光作为工作波长,基于有限元方法计算了光纤的模场分布,分析了光纤纤芯半径r、纤芯折射率n-1及包层厚度D对基模中空气内层能量占比的影响,并获得了优化的光纤参数(空气内层半径R=25μm,纤芯半径r=0.49μm,纤芯折射率n_(1)=1.72;包层厚度D=5μm,折射率为n_(2)=1.45).提出了该光纤用于C_(2)H_(2)检测的方案,理论计算该光纤在光程1 km的情况下获得10^(-13)量级的探测极限.