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一种新型静态样品池系统应用于高温谱线参数测量

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2152-2157页

作者：黄文健张铭珂高光珍王宣杨玉冰蔡廷栋江苏师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116

在实际高温气体探测工况下,温度的变化往往会对所测气体谱线参数测量结果带来不同程度的影响,且有时难以实现实时在线测量。因此该研究旨在设计加工一个新型高温样品池模拟高温环境,并在其基础上搭建一套可调谐二极管激光吸收光谱测量... 详细信息

在实际高温气体探测工况下,温度的变化往往会对所测气体谱线参数测量结果带来不同程度的影响,且有时难以实现实时在线测量。因此该研究旨在设计加工一个新型高温样品池模拟高温环境,并在其基础上搭建一套可调谐二极管激光吸收光谱测量系统用来对目标气体高温环境下的光谱进行探测,实现对谱线参数的精确检测。针对高温样品池的设计,采用Comsol对样品池材料的固体导热特性进行模拟分析,从而确定最佳加工所需尺寸和材质。经检测,设计加工后的高温样品池具有良好的性能,可在300~1000 K温度范围及-0.1~10 atm压力范围内工作,在1000 K温度下样品池温度的最大偏差为20 K;在真空条件下,当温度为300和1000 K时分别测量到的气体泄漏速率为5和10 Pa·min^(-1)。使用中心波长为1573 nm的分布反馈(DFB)半导体激光器作为光源测量了HITRAN2016数据库中参数较为准确的CO分子的部分高温光谱,并把依此反演得到的谱线参数与HITRAN数据库进行对比分析,误差基本在5%以内,证明了所设计加工高温样品池的良好性能,可为高温环境下的气体谱线参数测量提供帮助。

关键词：气体探测吸收光谱高温样品池性能测试谱线反演

1570nm附近多模二极管激光吸收光谱CO浓度测量

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光学学报 2016年第5期36卷 297-302页

作者：高光珍蔡廷栋江苏师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116

提出了一种多模二极管激光吸收光谱测量系统,该系统以发射谱稳定的多模二极管激光器作为光源,结合长程吸收技术和谐波检测技术,通过对1570nm CO分子多条吸收谱线的探测,实现了对CO浓度(即指体积分数)的测量。实验在室温和20.265kPa(即0.... 详细信息

提出了一种多模二极管激光吸收光谱测量系统,该系统以发射谱稳定的多模二极管激光器作为光源,结合长程吸收技术和谐波检测技术,通过对1570nm CO分子多条吸收谱线的探测,实现了对CO浓度(即指体积分数)的测量。实验在室温和20.265kPa(即0.2个标准大气压)条件下进行,通过配置不同的CO-N2混合气体,对一系列不同浓度的样品气体进行了测量。测量前通过9种不同浓度的CO-N2混合气体对系统进行定标,获得定标公式,用得到的定标公式进行CO浓度的反演。结果表明,在CO体积分数低于10%的情况下,浓度测量值与已知值一致性较高,平均偏差为2.57%;通过对CO体积分数为0.5%的混合气体测量信号进行分析,得到系统对CO的探测极限为3.03×10-5。该系统可以满足CO的在线监测,且稳定性高、灵敏度高,实验装置简单、易用。

关键词：光谱学二极管激光吸收光谱可调谐多模二极管激光器谐波检测 CO浓度

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基于多光子电离的乙醇团簇飞行时间质谱研究

光子学报 2008年第8期37卷 1603-1607页

作者：高光珍胡波滨州学院物理系山东滨州256603 滨州学院飞行学院山东滨州256603

YAG脉冲激光倍频输出的532nm和355nm激光对脉冲分子束超声膨胀产生的中性乙醇团簇进行了电离,通过飞行时间质谱测量发现355nm激光可对其实现3光子共振电离,观测到质子化的团簇离子序列(CH3CH2OH)nH+和(CH3CH2OH)n(H2O)H+,其中(CH3CH2OH)... 详细信息

YAG脉冲激光倍频输出的532nm和355nm激光对脉冲分子束超声膨胀产生的中性乙醇团簇进行了电离,通过飞行时间质谱测量发现355nm激光可对其实现3光子共振电离,观测到质子化的团簇离子序列(CH3CH2OH)nH+和(CH3CH2OH)n(H2O)H+,其中(CH3CH2OH)3H+具有幻数结构.结合密度泛函理论中的B3LYP杂化方法加6-31G++基组水平上的计算,对质子化乙醇离子的结构及稳定性进行了推测,并讨论了乙醇团簇电离后的质子转移反应生成质子化团簇的机理.而对于另一个水合质子化团簇序列(CH3CH2OH)n(H2O)H+,由于溶剂化的影响只在较大尺寸时才出现.

关键词：多光子电离飞行时间质谱乙醇团簇从头计算质子转移

基于多模激光吸收光谱的CO浓度高灵敏度测量

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光电子．激光 2014年第4期25卷 718-723页

作者：高光珍陈抱雪胡波贾天俊伊厚会上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海200093 滨州学院物理与电子科学系理论物理研究所滨州256603 上海理工大学教育部光学仪器与系统工程研究中心上海市现代光学系统重点实验室上海200093

为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1 570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定... 详细信息

为提高多模激光吸收光谱技术的探测灵敏度,采用1 570nm多模二极管激光器为光源,以程长为100m的离散镜片型多通池作为气体吸收池,将多模二极管激光关联光谱技术、波长调制技术和长程吸收技术相结合,建立了一套具有高检测灵敏度和高稳定性的气体分子光谱测量系统。实验中将多模激光分成两束,一束作为参考光通过已知目标气体浓度的参考池,另一束通过混有待测气体的测量池,测量光信号和参考光信号被同时探测和解调。通过计算待测气体和参考池气体之间二次谐波信号峰值高度之间的关系,反演出CO的浓度。利用该装置测量了CO气体在1 570nm附近的近红外吸收光谱。实验表明,CO浓度测量值与真实浓度值之间具有良好的线性关系,线性度为0.9995,平均偏差为1.19%,对CO的探测极限为37.3×10-6,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.839%,表明了系统良好的稳定性。

关键词：可调谐多模二极管激光器关联光谱波长调制光谱(WMS) 多通池 CO浓度

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基于多模二极管激光吸收光谱的氧气浓度测量

光谱学与光谱分析 2015年第1期35卷 34-37页

作者：高光珍蔡廷栋胡波贾天俊滨州学院光电工程系理论物理研究所山东滨州256603 江苏师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高灵敏度、高选择性和快速响应等特点,被广泛应用于环境监测、工业生产监控和生物医疗等众多领域。为克服传统TDLAS技术成本高以及长时间工作过程中由于中心波长偏移造成的稳定性差等问题,提出... 详细信息

可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)具有高灵敏度、高选择性和快速响应等特点,被广泛应用于环境监测、工业生产监控和生物医疗等众多领域。为克服传统TDLAS技术成本高以及长时间工作过程中由于中心波长偏移造成的稳定性差等问题,提出了利用多模二极管激光关联光谱和谐波检测技术实现氧气浓度在线监测的研究。以Fabry-Perot(FP)激光器为光源,通过对760nm附近氧气分子的多条吸收谱线的探测,实现了对氧气浓度的测量。输出光束被分光系统分成两路信号,分别经过样品池和测量池,双路接收采集含有气体浓度信息的光信号送后级处理,通过测量信号和参考信号之间的相关性及比例关系对氧气浓度进行反演,其中关联光谱技术和谐波检测技术被用于提高系统稳定性和信噪比。结果表明,在1个大气压条件下,系统的探测极限为280ppm·m,对同一样品在30min内的30次连续测量的标准偏差为0.056%,表明了系统良好的稳定性。该系统在软、硬件上的设计可以满足氧气的在线监测,且系统稳定性高、装置简单、易用,便于复杂环境应用。

关键词：可调谐多模二极管激光器关联光谱谐波检测氧气浓度

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高中生物理学习兴趣量表的编制与应用

高中生物理学习兴趣量表的编制与应用

作者：高光珍曲阜师范大学

学位级别：硕士

编制了高中生物理学习兴趣量表,该量表包括由34个项目7个因素(攻克疑难、投入、关注、因果认识、实验操作、拓展求知、概括认识)构成的兴趣水平量表、说谎量表两部分。对该量表的信度分析表明,内部一致性信度为0.899,重测信度为0.760,... 详细信息

编制了高中生物理学习兴趣量表,该量表包括由34个项目7个因素(攻克疑难、投入、关注、因果认识、实验操作、拓展求知、概括认识)构成的兴趣水平量表、说谎量表两部分。对该量表的信度分析表明,内部一致性信度为0.899,重测信度为0.760,说明这是一份信度较好的量表。对量表的因素分析表明该量表具有较好的结构效度。以学生主观自评为效标的效标关联效度也较理想。这是一个测量学指标均比较理想的量表。应用该量表测查了高中生物理学习兴趣水平,结果发现高中生物理学习兴趣(取值范围是从0到34,中间值为17)的平均分为19.082,各因素上的平均分除以该因素项目数所得值(取值范围是从0到1,中间值为0.5)在0.294—0.735之间。应用该量表研究了高中生物理学习成绩与物理学习兴趣的关系,结果表明:高中生物理学习成绩与物理学习兴趣的相关系数为0.345;学习成绩优良组的学习兴趣高于学习成绩不良组,在学习兴趣的整体水平及大部分因素上均达到了显著性水平。应用该量表研究了高中生物理学习兴趣与性别、年级、父母文化程度的关系,结果表明:高中生物理学习兴趣存在显著的性别差异,男生的物理学习兴趣水平显著高于女生;高中生物理学习兴趣在年级间存在一定差异;父母文化程度对学生的学习兴趣没有显著影响。应用该量表研究了高中生物理学习兴趣与物理学习自我效能感、成就目标定向的关系,结果表明:高中生物理学习兴趣与物理学习自我效能感的相关系数为0.754,与掌握目标定向的相关系数为0.660,与成绩目标定向的相关系数为-0.125。

关键词：高中生物理学习学习兴趣学习兴趣量表量表编制

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曲阜市高中学生物理学习兴趣调查

课程．教材．教法 2010年第4期30卷 72-78页

作者：胡象岭杨昭宁高光珍曲阜师范大学物理学系山东曲阜273165 曲阜师范大学教育科学学院山东曲阜273165 滨州学院物理与电子科学系山东滨州256603

以曲阜市871名高中学生为研究对象，以高中生物理学习兴趣量表为工具，测查了高中生物理学习兴趣水平，探讨了高中生物理学习兴趣在性别、年级间的差异。结果表明：（1）曲阜市高中生在物理学习兴趣全量表上的平均分为19．082，在量表... 详细信息

以曲阜市871名高中学生为研究对象，以高中生物理学习兴趣量表为工具，测查了高中生物理学习兴趣水平，探讨了高中生物理学习兴趣在性别、年级间的差异。结果表明：（1）曲阜市高中生在物理学习兴趣全量表上的平均分为19．082，在量表各因子上的平均分有较大差异，实验操作、投入、拓展求知、关注的兴趣较高，概括认识、因果认识的兴趣较低。（2）高中生物理学习兴趣存在显著的性别差异，男生的物理学习兴趣水平显著高于女生；高中生物理学习兴趣在年级间存在一定差异；年级与性别的交互作用不显著。

关键词：高中生物理学习学习兴趣调查

基于二极管激光消光光谱的高温气体与颗粒物同时探测研究

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物理学报 2022年第19期71卷 85-91页

作者：张铭珂高振威高光珍江宇豪蔡廷栋江苏师范大学物理与电子工程学院徐州221116

化石燃料燃烧过程中产生的碳烟颗粒物是大气细粒子(PM2.5)的主要来源,这些大量产生的碳烟颗粒物也是影响燃烧效率的重要因素;乙炔(C_(2)H_(2))作为碳烟生成的重要前驱体,在碳烟生成过程中起到关键作用;因此,发展能够同时对碳烟颗粒物及C... 详细信息

化石燃料燃烧过程中产生的碳烟颗粒物是大气细粒子(PM2.5)的主要来源,这些大量产生的碳烟颗粒物也是影响燃烧效率的重要因素;乙炔(C_(2)H_(2))作为碳烟生成的重要前驱体,在碳烟生成过程中起到关键作用;因此,发展能够同时对碳烟颗粒物及C_(2)H_(2)浓度进行在线测量的方法,对于碳烟生成机理的研究具有重要意义.本文选择中心波长1540 nm的可调谐二极管激光器作为光源,利用多通吸收方式搭建探测系统,在自行设计的气固两相高温静态池中使用C_(2)H_(2)-N_(2)混合气体载带石英砂颗粒模拟颗粒物环境,通过获取6490.02 cm^(-1)处C_(2)H_(2)目标谱线附近的一段消光光谱信号,并从中分别提取出与颗粒物有关的消光信号和与C_(2)H_(2)有关的吸收信号,从而实现了对颗粒物质量浓度和气体体积浓度的同时测量.测量结果表明,在500-1000 K温度范围内颗粒物质量浓度和气体体积浓度的测量值与参考值之间的平均偏差分别为2.73%和5.17%,说明了本技术对于气体与颗粒物同时测量的良好性能.

关键词：可调谐二极管激光吸收光谱消光光谱气体浓度颗粒质量浓度

基于波长调制腔增强吸收光谱技术的CO体积分数测量

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中国激光 2023年第13期50卷 221-228页

作者：王宣高光珍龙芳宇杨玉冰蔡廷栋江苏师范大学物理与电子工程学院江苏徐州221116

基于腔增强吸收光谱(CEAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术,搭建了腔增强光谱测量系统,并采用该系统实现了CO体积分数的测量。实验中使用中心波长为2.3μm的分布式反馈激光器作为光源,以反射率为99.8%的两片高反镜构建了基长为30cm的光学腔... 详细信息

基于腔增强吸收光谱(CEAS)技术和波长调制光谱(WMS)技术,搭建了腔增强光谱测量系统,并采用该系统实现了CO体积分数的测量。实验中使用中心波长为2.3μm的分布式反馈激光器作为光源,以反射率为99.8%的两片高反镜构建了基长为30cm的光学腔,达到了147.15m的有效吸收路径;在此基础上,利用4297.705 cm^(-1)处的CO吸收谱线作为传感目标,实现了对CO的探测。利用CO体积分数不同的CO+N_(2)的混合气体对系统的测量准确度进行验证,结果显示,测量值与参考值大小基本吻合,测量误差约为0.2%,证实了所搭建系统的测量准确性。利用体积分数为3×10^(-6)的CO气体的二次谐波信号对系统的探测极限进行了分析,得到系统对CO的探测极限为138×10^(-9)。

关键词：光谱学腔增强吸收光谱技术波长调制光谱 CO气体体积分数测量