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基于TDLAS技术的红外氨气检测系统的研究与应用

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基于TDLAS技术的红外氨气检测系统的研究与应用

作者：卢宏斌吉林大学

学位级别：硕士

针对工业生产中的氨气(NH)泄漏,本论文设计了两种红外NH检测系统,分别为基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的红外NH遥测系统和基于开放光路腔增强技术的多点循环NH检测系统。详细介绍了两种系统的检测原理以及结构设计方案。在... 详细信息

针对工业生产中的氨气(NH)泄漏,本论文设计了两种红外NH检测系统,分别为基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的红外NH遥测系统和基于开放光路腔增强技术的多点循环NH检测系统。详细介绍了两种系统的检测原理以及结构设计方案。在对检测系统进行装配、调试的基础上,测试了系统的抗干扰性、稳定性、响应时间等参数。根据两种系统的各自应用场景进行了户外试验。首先,介绍了生产生活过程中NH的重要作用以及大气中NH的主要来源。介绍了NH对环境的危害和我国作为世界化工大国研发NH检测设备的重要意义。简单介绍了几种常见的NH检测方法:化学检测法、电化学传感器检测法、气象色谱法以及光谱检测法及其各自的优缺点。本章介绍了四种光学遥测技术与三种红外吸收光谱气体检测技术的原理及发展现状。其次,介绍了分子红外光谱理论,包括分子转动光谱与振动光谱形成理论、谱线的展宽理论、谱线的线型函数与强度,Lambert-Beer定律的内容及适用范围。然后,介绍了NH遥测系统的原理,包括2f/1f信号处理技术与数字正交锁相谐波提取技术。介绍了吸收谱线的选择方法、激光器输出特性测试、系统的结构设计,并针对标定过的遥测系统进行了性能表征测试,最后利用遥测系统开展了户外实验,并与理论仿真结果进行了比较讨论。经测试,系统的响应时间为2.72 s,Allan标准差分析结果表明,系统的1σ检测下限为16.64 ppm·m,当平均时间为778.41 s时,系统的最低检测下限为0.46 ppm·m。接着,介绍了多路气体采样控制模块的设计,包括采样模块控制电路的设计、模块的集成设计,Lab VIEW上位机操作界面的设计及工作流程。采样模块采用STM32F103C8T6作为主控芯片,通过电磁阀控制气路切换,内部气路采用Teflon材质并优化了气路布置,最大程度上避免了NH吸附性对检测结果的影响,同时缩短了系统的响应时间。所设计的Lab VIEW上位机通过向采样模块发送字符串指令来控制其进行气路切换,并具有循环检测模式。再次,介绍了腔增强NH检测系统的原理、吸收谱线的选择与激光器输出特性的测试、系统的结构设计,并针对标定过的检测系统进行了性能表征测试,最后利用腔增强多点循环NH检测系统进行了户外实验。经测试,系统的有效光程为1.177 km,信噪比能达到29.79,独立的腔增强检测系统的响应时间为1.1s,集成的循环检测系统的响应时间为7.925 s。Allan标准差分析结果表明,系统的1σ检测下限为0.6 ppm,当平均时间为438.9 s时,系统的最低检测下限为27.24 ppb。最后,对两个红外NH检测系统的研究与应用进行了工作总结,分析了所研制的两个红外NH检测系统的优势以及不足之处,并对日后的改进及研发方向提出了思路。本论文的创新点如下:1、针对NH吸收谱线的特点,在所设计的遥测系统中放弃了传统的三角波叠加正弦波的信号调制方法,而直接采用波长锁定的方法,避免了水汽干扰的同时提高了采样速率,结合2f/1f信号处理技术,抑制了由于光强和检测距离的变化引起的干扰,并保留了TDLAS气体传感器系统检测精度高的优点。2、利用多路气体采样模块对不同位置的采样点进行循环采样检测,实现对腔增强NH检测系统的时分复用效果。使一套腔增强NH检测系统能够对多个监测点进行持续检测,大大降低了系统的部署成本,对NH腔增强检测系统的商业应用具有重要意义。

关键词：可调二极管激光吸收光谱波长调制光谱 2f/1f信号处理技术波长锁定气体遥测腔增强吸收光谱时分复用

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浅谈东风_4型机车变速箱的安装调整

内燃机车 2002年第4期 46-48页

作者：翟金鸥温军显卢宏斌宝丰机务段河南平顶山467400

针对东风4型机车传动轴连续断裂故障,对变速箱的安装调整工艺进行分析,指出故障原因是安装调整变速箱时忽略了变速箱输入轴与柴油机轴中心线的平行度。通过制作并应用变速箱安装调整工具,解决了传动轴连续断裂问题。

关键词：东风4型机车内燃机车变速箱安装调整平行度

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近红外激光甲烷同位素丰度传感器

光学学报 2021年第10期41卷 187-194页

作者：张天羽刘志伟张磊卢宏斌郑传涛王一丁吉林大学集成光电子学国家重点联合实验室电子科学与工程学院吉林长春130012 吉林省红外气体传感技术工程研究中心吉林长春130012

面向石油化工等领域的气体检测分析应用,本团队采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光甲烷(CH_(4))同位素丰度传感器。为了提高同位素丰度的检测稳定性,采用自主开发的双比例阀压力控制模块动态控制气室压强。设定目... 详细信息

面向石油化工等领域的气体检测分析应用,本团队采用可调谐激光二极管吸收光谱技术,研制了一种近红外激光甲烷(CH_(4))同位素丰度传感器。为了提高同位素丰度的检测稳定性,采用自主开发的双比例阀压力控制模块动态控制气室压强。设定目标压强为13.332 kPa,30 min压强监测结果的均值为13.326 kPa,1σ标准差为25 Pa。为了提高同位素丰度的检测精度,采用线性回归算法替代传统的吸光度峰值比方法,并使用体积分数为5×10^(-3)的标准CH_(4)气体开展检测实验,将两种方法的检测结果进行了对比。结果表明:使用吸光度峰值比方法得到的同位素丰度(δ13CH_(4))均值为1.633%,1σ标准差为0.962%,该结果与理论值偏差较大,且稳定性较差;使用线性回归算法得到的1σ标准差为0.367%,均值为-4.652%,与自然界甲烷的同位素丰度结果一致,该算法检测结果的稳定性是吸光度峰值比方法的2.62倍。本文提出的压力控制方案和线性回归算法,为研制可实用化的同位素丰度传感器奠定了基础,在环境保护、资源勘探等领域具有潜在的应用前景。

关键词：光谱学红外光谱线性回归算法压力控制同位素检测

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建“实名制”档案库解决司法所空编缺编问题

人民调解 2015年第5期 30-32页

作者：沙广超卢宏斌江苏省苏州市司法局

随着司法行政基层职能的不断强化,司法所工作任务繁重与人员力量不足的矛盾日益突出。目前,全国司法所所均政法专项编制不足1.6人,且存在空编、挤占、挪用等现象。严重影响了基层司法行政职能的发挥。江苏省苏州市司法局围绕"机构独立... 详细信息

随着司法行政基层职能的不断强化,司法所工作任务繁重与人员力量不足的矛盾日益突出。目前,全国司法所所均政法专项编制不足1.6人,且存在空编、挤占、挪用等现象。严重影响了基层司法行政职能的发挥。江苏省苏州市司法局围绕"机构独立、专编专用、职能强化、管理规范"的工作目标,探索实施"实名制"司法所专编专管新模式,加强时政法专项缡制的统一管理,盘活现有资源,用足编制定额。保障司法所政法专项编制的规范使用,推动司法所的规范化建设和基层司法行政职能的发挥。

关键词：司法所实名制司法行政职能档案库统一管理职能强化编制司法局

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法向量在立体几何中的运用

数理化解题研究（高中版） 2009年第1期 12-14页

作者：卢宏斌宋玉波山东省博兴第一中学

在普通高中（必修）第二册（下B）及新课程标准选修2—1定义平面的法向量是：如果向量n⊥α，那么向量n叫做平面α的一个法向量．课本给出这个概念后再没进一步研究．其实法向量的引进，对空间问题的解决提供了一个很方便、实用的工具... 详细信息

在普通高中（必修）第二册（下B）及新课程标准选修2—1定义平面的法向量是：如果向量n⊥α，那么向量n叫做平面α的一个法向量．课本给出这个概念后再没进一步研究．其实法向量的引进，对空间问题的解决提供了一个很方便、实用的工具．运用法向量，可减少辅助线的添加，降低解题难度，其思路明确，过程较为程序化，易于掌握．下面举例说明法向量在立体几何解题中的一些运用．

关键词：立体几何法向量几何解题新课程标准普通高中空间问题举例说明辅助线

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例析探索型问题

中学生数理化（高二数学、高考数学） 2006年第5期 85-88页

作者：卢宏斌李素红山东

探索型问题是一种具有开放性、发散性、研讨性、应用性的题型,主要考查同学们获取信息、分析信息、处理信息的能力及运用所学知识研究和解决问题的能力.下面我们介绍探索型问题的几种基本类型.

关键词：探索型问题题型高中数学分类解析

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基于斩波稳定技术的可编程增益放大器

微处理机 2024年第5期45卷 7-12页

作者：陈泽锴卢宏斌汪家奇申人升大连理工大学集成电路学院大连116000

为满足模拟前端检测电路的低噪声、低失调的要求,介绍一种采用0.18μm CMOS工艺制作的基于斩波稳定技术的可编程增益放大器。采用斩波稳定技术降低失调与低频1/f噪声,利用可编程增益级提高模拟前端电路输出摆幅的利用率,以满足不同环境... 详细信息

为满足模拟前端检测电路的低噪声、低失调的要求,介绍一种采用0.18μm CMOS工艺制作的基于斩波稳定技术的可编程增益放大器。采用斩波稳定技术降低失调与低频1/f噪声,利用可编程增益级提高模拟前端电路输出摆幅的利用率,以满足不同环境下的检测需求。该款放大器从1 Hz到10 kHz的等效输入噪声积分值为1.43μV,使用阻抗增强电路实现4.52 GΩ的运放输入阻抗;采用C-2C电容阵列作为可变电容阵列,可实现0~15倍最小步长1/64倍的增益调节,对于需要精细化调节增益的低噪声电路有广泛的应用场景。

关键词：斩波稳定技术可编程增益放大器阻抗增强电路

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一种基于摆率增强的快速瞬态响应LDO电路

微电子学 2023年第5期53卷 884-889页

作者：黄志祥马艳华熊波涛卢宏斌区万林常玉春大连理工大学微电子学院辽宁大连116000

设计了一种基于摆率增强的快速瞬态响应无片外电容LDO电路。其中,误差放大器采用电流镜跨导结构,降低了频率补偿的难度系数;设计了一种可以为功率管栅极提供额外充放电电流的瞬态提升电路(TEC),能快速响应负载的变化,增大摆率,有效提升... 详细信息

设计了一种基于摆率增强的快速瞬态响应无片外电容LDO电路。其中,误差放大器采用电流镜跨导结构,降低了频率补偿的难度系数;设计了一种可以为功率管栅极提供额外充放电电流的瞬态提升电路(TEC),能快速响应负载的变化,增大摆率,有效提升了负载瞬态响应。仿真结果表明,电路仅使用简单的密勒密勒补偿,即可实现相位裕度在全负载范围内大于60°;在0.5μs的时间内,负载在100μA和100 mA之间发生跳变,电路的下冲电压和过冲电压分别是69 mV和64 mV,稳定时间分别是0.89μs和0.86μs。相较无TEC,本文电路的下冲/过冲电压分别衰减73%和78%,负载瞬态响应显著提升。

关键词：无片外电容 LDO 摆率增强瞬态提升快速瞬态响应

基于多模态分离的CMP解析法在面波勘探中的应用

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工程地球物理学报 2019年第3期16卷 305-313页

作者：胡晋熊章强张大洲江小根杨博卢宏斌中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室湖南长沙410083

为了提高瑞雷面波探测的横向分辨率,在工程勘察领域通常采用类似地震反射多次覆盖叠加技术的瞬态多道瑞雷面波方法,由于该方法直接使用原始数据进行CMP叠加处理,在计算频散曲线时高模式面波对其产生较大干扰,从而影响最终的解释结果。... 详细信息

为了提高瑞雷面波探测的横向分辨率,在工程勘察领域通常采用类似地震反射多次覆盖叠加技术的瞬态多道瑞雷面波方法,由于该方法直接使用原始数据进行CMP叠加处理,在计算频散曲线时高模式面波对其产生较大干扰,从而影响最终的解释结果。因此提出将原始数据利用多模态分离之后,用分离的基阶面波数据,进行CMP解析处理,使用SASW法提取频散曲线,并用粒子群算法进行频散曲线的反演。通过理论模型及实例分析得出基于多模态分离的CMP解析法可以提高频散曲线计算的准确性,从而进一步提高了瑞雷面波探测的可靠性。

关键词：多次覆盖观测系统瑞雷面波 CMP F-K分离