导读:本文包含了波长调制方法论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:量子级联激光器,激光吸收光谱,波长调制光谱,二次谐波
波长调制方法论文文献综述
陈祥[1]（2018）在《基于中红外波长调制光谱技术的NO_x/NH_3高灵敏检测方法研究》一文中研究指出近年来全球大气污染问题日益严峻,大气中的NOx及NH3是二次细颗粒物的主要前体物,对雾霾的形成具有重要作用。NOx及NH3是空气质量的重要指标,其精确的源汇变化与空间分布数据对气象观测及人类生产生活具有积极的指导作用。当下,满足大气环境条件下NOx及NH3的精确快速的检测技术仍然有待探索。本文深入研究了中红外可调谐半导体激光波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)技术。WMS具有高选择,高分辨率及快速响应等特点,WMS进一步提高检测频率来减小低频噪声,结合日趋成熟的量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL),可以拓宽光谱范围实现待测气体分子强吸收谱线的测量,极大地提高气体浓度测量下限,满足环境大气测量需求。本文深入研究了 NOx及NH3的中红外波段吸收谱线,分别选取了 NO、NO2及NH3位于1900.0 cm-1 1600.0 cm-1以及1103.4 cm-1处的强吸收谱线。模拟计算了大气环境下选择谱线处的吸收光谱和二次谐波信号,定量地分析了 H2O及CO2对目标气体的影响。大气中H2O及CO2短期浓度波动对目标气体吸收光谱影响较小,在此基础上提出背景扣除法进一步减小H20及CO2对反演结果的影响。提出的温度气压光谱修正方案,消除了不同测量环境下温度气压变化造成的光谱反演误差。电子学系统设计中,针对中红外QCL驱动电流大,温控精度高,发热量大等特点研制了小型化的驱动电路。其中电流源的精度为0.18mA,温控精度为0.001℃,二级制冷控温精度为0.15 ℃,结合温度实时监测,可保证QCL在复杂外部环境下连续稳定运行。光机结构设计中,利用二向色镜耦合实现了中红外多波长光束的同轴合束,设计的开放式多次反射池光程达60 m,与抽取池相比,有效地避免了由进气采样过程引入的测量偏差。浓度反演软件基于Labview编译环境,包含分时信号产生、数字锁相、信号归一化、背景扣除等功能,可实时显示系统当前工作状态和浓度反演结果。在此基础上,研制了一套移动式NOx、NH3高灵敏度监测系统,实现了 NO、NO2及NH3连续、快速、高精度监测。本文从最低检测能力与长期稳定性两方面优化了系统性能,并进行了系统的性能测试。系统参数优化部分测量了叁条谱线处QCL的调谐特性,结合实际测量条件优化了波长调制光谱技术的调制参数,利用等效光程法进行了系统标定与Allan方差分析,叁种气体标定曲线的线性度均高于0.996,当积分时间为1 s时,叁种气体检测限均小于1 ppb,当积分时间达100 s附近时,叁种气体检测限均小于0.2 ppb,同时针对QCL波长长期漂移问题,采用激光器外壳精确控温与电子学系统所处环境精确控温相结合的方法来优化系统波长稳定性,实现了 24小时内叁支QCL的波长漂移小于0.01 cm-1。进行的系统参数测试表明叁种气体24小时内的零点漂移和量程漂移均小于±2.0%,示值误差在±5.0%以内,重复性误差在±2.0%以内,稳定性误差在±5.0%以内,测试结果表明该系统符合环境大气NOx及NH3的检测需求。和Teledyne公司的Model T201在江苏省环境检测中心进行了测量比对,对测得的数据作线性回归分析,二者数据的相关性高于0.85,论证了系统的可靠性。在合肥环线完成了车载NOx及NH3检测实验,测得了环线上NOx及NH3的浓度分布,为不同时间分辨,不同环境下的NOx及NH3准确测量奠定了基础。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2018-05-01）
屈东胜,洪延姬,王广宇,辛明原[2]（2018）在《基于波长调制光谱技术的气体温度和组分浓度场二维重建测量方法研究》一文中研究指出提出了基于波长调制光谱(WMS)方法实现非均匀燃烧场气体温度和H_2O组分浓度场二维重建的测量方法。利用实验测得的2f/1f信号,通过数值仿真与迭代实现了激光穿过非均匀燃烧场后积分吸光度的测量,进而利用重建算法实现了燃烧场的二维分布测量。选用H_2O的两组谱线对针对单高斯分布和阶跃分布模型开展了数值仿真研究,并采用频分复用方法在平面燃烧火焰中开展了实验研究。结果表明:基于WMS方法的二维重建测量精度较高,在单高斯分布模型中,7185.60cm~(-1)和7454.45cm~(-1)谱线对的温度和H_2O浓度的重建误差分别小于2%和2.5%;在对温度敏感的区间内,所选谱线对的重建误差较小,在对温度不敏感的区间内,重建误差较大;火焰中心区域的重建结果与预测值一致,温度重建误差小于3.2%,在温度阶跃变化的边缘区域,重建效果较差,原因在于WMS方法和代数迭代算法对温度阶跃变化流场不敏感。(本文来源于《中国激光》期刊2018年01期）
程禾尧[3]（2017）在《波长调制光谱技术中免标定气体检测方法的研究及优化》一文中研究指出快速准确的气体检测方法,能够为环境保护与生产安全提供重要保障。在众多的气体检测手段中,可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术凭借其非侵入式、选择性好、分辨率高、响应速度快等优势,在燃烧过程诊断分析、工业过程监测控制和痕量污染物检测等领域中有广阔的应用前景。TDLAS技术中的波长调制光谱(Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS)方法通过在扫描信号上迭加高频调制信号,有效抑制了低频噪声,具有较高的系统灵敏度。WMS分为标定和免标定方法。标定方法无需标准具和光谱数据库的先验信息,但在实际中需要在已知体系中校准。随着气体检测技术的发展,免标定波长调制方法成为当下研究的热点。本文围绕免标定波长调制方法,从拓展已有方法的检测范围和提高系统的信噪比两个方面,展开全面的理论和实验研究:(1)在WMS方法中,对激光频率进行调制时,激光强度将同步受到调制,产生与吸收相关的剩余幅度调制(Residual Amplitude Modulation,RAM)信号。从RAM信号中提取气体参数信息的方法称为RAM方法。现有RAM方法均需做弱吸收假设和简化,不适用于高浓度、长光程等强吸收环境下的测量,在实际应用中具有一定的局限性。(2)前人研究结果表明,叁角波高频调制方式与常用的正弦波调制方式相比具有更高的灵敏度,然而在叁角波调制下的免标定测量策略未见文献报道。针对上述问题,本文以甲烷为目标气体,开展了如下研究工作:1、研究了强吸收条件下,利用RAM信号实现气体浓度免标定测量的方法,拓展了现有RAM方法的适用范围。建立了适用于任意吸光度和调制系数下的傅里叶光谱吸收模型,提出了对背景信号归一化的一次谐波Y分量进行拟合的免标定算法。搭建实验平台,选择1653.73nm处的CH4吸收谱线,开展了不同调制系数下CH4气体浓度测量实验,实验结果验证了该方法的可行性。2、提出并实现了基于叁角波调制的免标定测量方法,用于提高测量系统的信噪比。将叁角波波形简化为若干正弦波迭加的形式,建立了 DFB激光器在叁角波调制方式下的频率响应模型。搭建实验平台,开展了不同浓度下CH4气体测量实验。实验结果证明了该模型的可行性,并实现了基于叁角波调制的CH4气体浓度的免标定测量。(本文来源于《东南大学》期刊2017-07-27）
李志军,陈伟根,季焱,曹玲燕,吴淼[4]（2017）在《基于分布反馈激光器双波长调制的微量气体测量方法》一文中研究指出在光声光谱测量中,常用光学斩波器对光源输出信号进行频率调制,但光学斩波器的使用会不可避免地增加系统噪声及系统成本。基于分布反馈激光器的可调谐特性,提出激光器双波长调制方法。利用光声光谱实验平台,结合光学斩波器调制激光系统进行检测甲烷气体灵敏度的实验。结果表明,光学斩波器对甲烷气体的检测灵敏度为52.3×10-6,而双波长调制激光系统的检测灵敏度可达40.2×10-6,该调制方法避免了光学斩波器的使用,减小了系统噪声,提高了系统灵敏度。(本文来源于《激光与光电子学进展》期刊2017年11期）
屈东胜,洪延姬,王广宇,王明东,潘虎[5]（2016）在《基于波长调制光谱的多参数测量方法研究》一文中研究指出基于扫描波长调制光谱技术,开发了一种同时测量气体压强、温度和组分浓度等多个参数的传感器.详细分析了利用谱线的4f_(peak)/2f_(peak)和2f/1f信号测量气体参数的迭代算法以及传感器的设计方案.采用频分复用方案,利用7 429.72 cm~(-1)和7 454.45 cm~(-1)两条H_2O谱线对温度分布在300~1 200 K范围内的静态气室进行了实验研究.实验结果表明迭代算法具有收敛速度快和测量精度高等优点,温度、压强和H_2O组分浓度的测量值与预测值基本符合,与预测值的最大相对偏差分别在4%、6%和6%以内.(本文来源于《红外与毫米波学报》期刊2016年04期）
屈东胜,洪延姬,王广宇,王明东,潘虎[6]（2016）在《基于扫描波长调制光谱的气体质量流量测量方法研究》一文中研究指出基于扫描波长调制光谱方法实现了超声速气流的温度、H2O组分浓度、压强、速度以及质量流量的测量。利用两条H2O吸收谱线的谐波信号,研究了均匀流场中超声速气流多参数同时测量的方法。基于波长调制光谱技术的测量结果能准确反映均匀流场中的气体参数,然而实际流场往往具有边界层。针对具有边界层的近似均匀流场,数值仿真研究了谱线选择和边界层厚度对流场中心流测量结果的影响。仿真结果表明,随着边界层厚度不断增大,测量结果误差逐渐增大,选择对边界层温度不灵敏的吸收谱线能够有效降低边界层的影响。对超燃直连台隔离段内的超声速气流进行实验研究,结果表明基于波长调制光谱的测量方法在强噪声和强振动的环境中具有较高的测量精度。温度、H2O组分浓度、压强、速度以及质量流量测量值与预测值的最大相对偏差分别在8.2%、7.2%、2.0%、3.1%和6.4%以内。(本文来源于《中国激光》期刊2016年09期）
杨鹍鹏[7]（2016）在《基于亚波长结构的光学OAM产生和调制方法研究》一文中研究指出轨道角动量(Orbital Angular Momentum,OAM)光束是一种具有螺旋相位波前的空心圆环光束。由于其在光通信、光学粒子捕获和光学微操作等领域的潜在应用,近年来受到了极大的关注。传统的OAM产生器件主要是空间相位板、液晶空间光调制器、q板、计算感应全息和环形光栅等元件,但由于其大的光学尺寸,导致无法轻易实现OAM光束的选择产生。平面光学超表面(Metasurfaces)器件已经被证明能在亚波长范围内实现电磁波的调制。为了充分利用超表面器件的超薄特性,不同结构外形和方位角的亚波长单元已被广泛探索用于设计能产生OAM光束的等离子体超表面器件。本文围绕基于亚波长结构的光学OAM产生和调制方法展开研究。主要包括以下叁个方面:研究亚波长结构在圆偏振入射光条件下的共振特性;设计能实现波长选择产生OAM光束的超表面器件;探索OAM光束在旋转坐标系下的传输特性。论文的主要成果如下:1、鉴于不同尺寸的亚波长单元具有不同的共振波长,提出了分区域产生OAM光束的超表面器件的设计方法。在左旋圆偏振入射光波长分别为930 nm和766 nm的条件下,实验和仿真证明了拓扑电荷值l为1和2的OAM光束的选择产生和聚焦,并且在聚焦区域内OAM光束的纯度分别是71.78%和99.01%。此外,线偏振入射光可被用于确定OAM光束的l值,该方法简化了l值的检测过程。2、根据OAM光束在旋转坐标系下的传输稳定性,建立了旋转坐标系下的OAM光束的l数与物体自旋角速度之间的关系。由于圆波导能高效稳定传输带±l数的OAM光束的干涉场,因而提出了基于超表面和圆波导的物体自旋角速度的测量方案。(本文来源于《中国科学院研究生院(光电技术研究所)》期刊2016-05-01）
朱高峰,朱红求,胡鑫,张艳蕾[8]（2015）在《基于波长调制光谱技术的氧气浓度检测及其标定方法》一文中研究指出提出了一种基于激光波长调制光谱(WMS)技术检测氧气浓度的方法,理论上推导出二次谐波的线型表达式,搭建氧气浓度实验系统,确定了相关实验参数。采集10种不同氧气浓度的样本,利用氧气分子位于13142.58 cm-1的吸收谱线进行测试,分别用二次谐波幅值、二次谐波与一次谐波的幅值比来反演氧气浓度,后者拟合系数达0.9973,相比前者的标定方法提高了1.49%。(本文来源于《分析试验室》期刊2015年11期）
贾良权,刘文清,阚瑞峰,刘建国,姚路[9]（2015）在《波长调制-TDLAS技术测量风洞中氧气流速方法研究》一文中研究指出为了有效地测量风洞中的气体流速,以激光多普勒频移原理为基础,结合波长调制可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,利用HITRAN数据库,选取氧气(O2)分子在13144.5 cm-1附近的吸收谱线作为研究对象。在软件中建立了气体流速测量模型,模拟分析了流速测量结果;在实验室中利用超声风洞装置,建立了一套基于波长调制-TDLAS技术的流速测量系统,通过实验,提取出O2的二次谐波信号,根据O2分子吸收谱线的二次谐波信号的频移量反演风洞中的气流速度。实验结果表明,在实验室环境下,系统测量流速达到707.6 m/s,符合超声风洞的设计,测量误差范围为5.47%。实验结果为基于波长调制-TDLAS方法测量流速的小型化系统研制以及飞行实验进行了前期准备。(本文来源于《中国激光》期刊2015年07期）
孙鹏帅,张志荣,夏滑,庞涛,吴边[10]（2015）在《基于波长调制技术的温度实时测量方法研究》一文中研究指出可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)以其响应速度快、灵敏度高、非接触等优点已被广泛应用于气体浓度、温度的原位在线测量。基于波长调制吸收光谱技术,理论分析和推导了二次谐波温度反演公式。并采用分时锯齿波扫描形式使两个激光器分别产生覆盖中心波长为760.21 nm和760.88 nm的两条氧气吸收谱线的激光,经2×1光纤耦合器耦合为一束光束,通过测量管式炉内同一区域的二次谐波信号来反演有氧环境中的平均温度值。为了修正谱线线型和光强对实验所得的二次谐波信号峰值比值的影响,采用室温下标定温度反演公式中所需参数的方法,有效地简化了实验过程,提高了测量精度。温度在300 K~900 K范围内变化的测量结果与管式炉的平均温度值具有较高的一致性,误差在±20 K以内。(本文来源于《光学学报》期刊2015年02期）
波长调制方法论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
提出了基于波长调制光谱(WMS)方法实现非均匀燃烧场气体温度和H_2O组分浓度场二维重建的测量方法。利用实验测得的2f/1f信号,通过数值仿真与迭代实现了激光穿过非均匀燃烧场后积分吸光度的测量,进而利用重建算法实现了燃烧场的二维分布测量。选用H_2O的两组谱线对针对单高斯分布和阶跃分布模型开展了数值仿真研究,并采用频分复用方法在平面燃烧火焰中开展了实验研究。结果表明:基于WMS方法的二维重建测量精度较高,在单高斯分布模型中,7185.60cm~(-1)和7454.45cm~(-1)谱线对的温度和H_2O浓度的重建误差分别小于2%和2.5%;在对温度敏感的区间内,所选谱线对的重建误差较小,在对温度不敏感的区间内,重建误差较大;火焰中心区域的重建结果与预测值一致,温度重建误差小于3.2%,在温度阶跃变化的边缘区域,重建效果较差,原因在于WMS方法和代数迭代算法对温度阶跃变化流场不敏感。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
波长调制方法论文参考文献
[1].陈祥.基于中红外波长调制光谱技术的NO_x/NH_3高灵敏检测方法研究[D].中国科学技术大学.2018
[2].屈东胜,洪延姬,王广宇,辛明原.基于波长调制光谱技术的气体温度和组分浓度场二维重建测量方法研究[J].中国激光.2018
[3].程禾尧.波长调制光谱技术中免标定气体检测方法的研究及优化[D].东南大学.2017
[4].李志军,陈伟根,季焱,曹玲燕,吴淼.基于分布反馈激光器双波长调制的微量气体测量方法[J].激光与光电子学进展.2017
[5].屈东胜,洪延姬,王广宇,王明东,潘虎.基于波长调制光谱的多参数测量方法研究[J].红外与毫米波学报.2016
[6].屈东胜,洪延姬,王广宇,王明东,潘虎.基于扫描波长调制光谱的气体质量流量测量方法研究[J].中国激光.2016
[7].杨鹍鹏.基于亚波长结构的光学OAM产生和调制方法研究[D].中国科学院研究生院(光电技术研究所).2016
[8].朱高峰,朱红求,胡鑫,张艳蕾.基于波长调制光谱技术的氧气浓度检测及其标定方法[J].分析试验室.2015
[9].贾良权,刘文清,阚瑞峰,刘建国,姚路.波长调制-TDLAS技术测量风洞中氧气流速方法研究[J].中国激光.2015
[10].孙鹏帅,张志荣,夏滑,庞涛,吴边.基于波长调制技术的温度实时测量方法研究[J].光学学报.2015