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改善的LMS自适应算法在TDLAS甲烷检测的降噪研究

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激光杂志 2024年第5期45卷 79-85页

作者：陈新玉陈红岩中国计量大学机电工程学院杭州310018

为进一步有效抑制检测系统的噪声,提高检测精度,研究了改善的最小均方差自适应算法在可调谐二极管激光吸收光谱甲烷浓度检测系统的降噪方法。通过基于TDLAS技术的matlab仿真实验,搭建的甲烷检测系统,选取1 653.72 nm的甲烷吸收峰位,分析... 详细信息

为进一步有效抑制检测系统的噪声,提高检测精度,研究了改善的最小均方差自适应算法在可调谐二极管激光吸收光谱甲烷浓度检测系统的降噪方法。通过基于TDLAS技术的matlab仿真实验,搭建的甲烷检测系统,选取1 653.72 nm的甲烷吸收峰位,分析LMS自适应算法中滤波阶数、步长因子和采样周期三者对噪声的关系,改善参数的选取以最佳的滤波效果进行降噪优化处理。研究表明在高频采样时刻收敛到最佳的滤波阶数和步长因子可对系统起到最优滤波效果。研究结果显示信噪比有效提升了94%,拟合优度R~2达到0.997,证明改善的LMS自适应滤波算法可以有效抑制噪声对二次谐波信号的影响。

关键词：改善的最小均方差自适应算法可调谐二极管激光吸收光谱技术降噪处理二次谐波信号

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基于TDLAS甲烷检测系统压强补偿的研究

太原师范学院学报（自然科学版） 2024年第1期23卷 71-75页

作者：朱傲孟腾飞武海东太原师范学院计算机科学与技术学院山西晋中030619 太原师范学院物理系山西晋中030619

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,在1653 nm波段结合波长调制光谱吸收技术(WMS),使用光程为14 m长的Herriott型多光程池组成了气体检测系统,并通过此系统在常温常压的条件下,对CH4进行测量实验,其中拟合决定系数为0.998.为了分析压强... 详细信息

基于可调谐半导体激光吸收光谱技术,在1653 nm波段结合波长调制光谱吸收技术(WMS),使用光程为14 m长的Herriott型多光程池组成了气体检测系统,并通过此系统在常温常压的条件下,对CH4进行测量实验,其中拟合决定系数为0.998.为了分析压强对二次谐波信号的影响,通过此系统测量了不同压强对应的二次谐波信号,将二次谐波信号幅值与压强进行线性拟合,线性关系良好.通过二次谐波过零点间距的解析式计算得到被测气体压强,并通过拟合公式实现无需压力传感装置的压强补偿功能,在负压情景下的工业测量具有较广泛的应用前景.

关键词：气体检测系统吸收光谱技术二次谐波信号压强补偿

表面等离子激元波的光学二次谐波效应及应用 Ⅱ.表面吸附分子的非线性效应的研究

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光学学报 1985年第11期5卷 969-974页

作者：陈湛陈巍王文澄郑家骠章志鸣复旦大学物理系

在表面等离子激元波(SPW)激发条件下,研究了吸附L-B单分子膜层的银表面反射二次谐波(SHG)的增强效应,理论分析与实验结果一致,并估算出吸附的单个花生酸分子的非线性系数为0.32E-29esu。

关键词：二次谐波信号二次谐波效应金属膜银膜表面等离子激元波花生酸分子层丛状层

正常兔肝间歇二次谐波声学造影触发间隔与效应关系的声学定量分析

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中国超声医学杂志 2003年第10期19卷 75-77页

作者：吴凤林李颖嘉王倩解放军第一军医大学南方医院超声科 510515广东省广州市解放军第一军医大学南方医院超声科

新型氟烷微气泡声学造影剂性能稳定，经外周浅静脉注射能通过肺微循环到达左心及全身各脏器血管，增强组织的灰阶图像。谢峰等报道触发成像能增强心肌造影效果，有关腹部声学造影中触发间隔对造影效果的影响文献报道较少，本研究应用... 详细信息

新型氟烷微气泡声学造影剂性能稳定，经外周浅静脉注射能通过肺微循环到达左心及全身各脏器血管，增强组织的灰阶图像。谢峰等报道触发成像能增强心肌造影效果，有关腹部声学造影中触发间隔对造影效果的影响文献报道较少，本研究应用实验性兔肝对二次谐波成像中的时间－效应关系进行声学定量分析。

关键词：声学定量声学造影剂微气泡声学密度二次谐波信号兔肝测值强回声灰阶图像效应关系

TDLAS气体检测中二次谐波的锁相放大器的研究

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TDLAS气体检测中二次谐波的锁相放大器的研究

作者：曹天书吉林大学

学位级别：硕士

近年来，随着工业快速发展，气体污染现状日益严重，成为亟待解决环境问题之一，对有害气体的检测也收到越来越多的关注。可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术具有选择性好、灵敏度高、... 详细信息

近年来，随着工业快速发展，气体污染现状日益严重，成为亟待解决环境问题之一，对有害气体的检测也收到越来越多的关注。可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)技术具有选择性好、灵敏度高、分辨率高以及无接触测量等优点，成为能够在线分析、快速痕量气体的有效方法之一。在TDLAS气体检测中需要运用锁相放大器对与气体浓度相关的二次谐波信号进行提取。本文针对TDLAS气体检测设计了一款锁相放大器用来提取二次谐波信号。首先深入介绍了基于TDLAS技术气体检测的相关原理，包括：红外光谱吸收原理，TDLAS技术原理，谐波检测原理以及相敏检波原理。根据以上原理，利用MATLAB进行数学建模，从理论上提取一次谐波和二次谐波信号，并且证明气体浓度与二次谐波信号幅值的关系。通过理论指导实践，分析信号特征，构建电路设计方案。针对TDLAS气体检测系统设计的锁相放大器电路主要包括：差分输入电路，锁相倍频电路，移相电路，相敏检波电路（乘法电路），低通滤波电路，同相放大电路，峰值检波电路，A/D转换电路以及LCD显示电路。实验分为模拟实验与气体实验。模拟实验：我们对MATLAB仿真出的波形进行采样，用ARM7微处理器模拟发出气体吸收波形作为输入信号，用锁相放大器提取一次谐波与二次谐波信号。气体实验：我们搭建了TDLAS气体检测平台，以甲烷为例配置不同浓度的气体，采用双探测器的方法进行气体实验，以探测器的差分信号作为输入信号，观察并提取了气体浓度分别为0%，10%，20%的二次谐波信号。通过实验验证设计的锁相放大器的电路功能和方案，表明二次谐波检测的可行性和正确性。

关键词： TDLAS 锁相放大器气体检测二次谐波信号红外检测

连续和准连续调制激光吸收光谱的软件锁相解调比较研究

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光谱学与光谱分析 2013年第12期33卷 3419-3424页

作者：邵欣刘福贵陈文亮河北工业大学电磁场与电器可靠性省部共建重点实验室天津300401 天津机电职业技术学院电气电子技术应用系天津300131 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

根据对激光器施加的调制信号是否连续,波长调制光谱分为连续和准连续调制激光吸收光谱技术。为了深入的比较研究这两种方案,设计准连续调制谱专用的软件锁相放大器,将准连续调制信号因间断产生的无效信号滤除后,再对吸收信号解调得到二... 详细信息

根据对激光器施加的调制信号是否连续,波长调制光谱分为连续和准连续调制激光吸收光谱技术。为了深入的比较研究这两种方案,设计准连续调制谱专用的软件锁相放大器,将准连续调制信号因间断产生的无效信号滤除后,再对吸收信号解调得到二次谐波信号。与连续激光调制谱软件解调的二次谐波信号进行了比较,结果表明,参数相同,准连续调制谱比连续调制谱的信噪比提高5%、检测限降低11.3%。在滤除无效信号后,准连续调制谱也可以解调出标准的二次谐波信号,因此有望用于与气体线型相关的研究中。该工作为选取更加适用的激光调制谱技术,提供了准确依据。

关键词：准连续激光调制谱无效信号二次谐波信号软件锁相放大器

波长调制光谱测量系统中的数字化相敏检测实现

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中国激光 2013年第11期40卷 251-256页

作者：李晗刘建国阚瑞峰姚路许振宇陈玖英袁松魏敏中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 中国科学院大学北京100049

为了提取淹没在噪声中的弱吸收信号,对波长调制光谱测量中的相敏检测技术进行研究,提出了一种数字化相敏检测实现方案。采用正交矢量型结构实现相敏检测过程,通过硬件电路设计和上位机程序编写,完成吸收信号谐波分量的获取。对空气中的O... 详细信息

为了提取淹没在噪声中的弱吸收信号,对波长调制光谱测量中的相敏检测技术进行研究,提出了一种数字化相敏检测实现方案。采用正交矢量型结构实现相敏检测过程,通过硬件电路设计和上位机程序编写,完成吸收信号谐波分量的获取。对空气中的O2进行检测,针对O2位于764nm附近的一对吸收谱线,成功提取了吸收信号的二次谐波分量。结果显示,系统的检测极限体积分数为0.50%(光程为1m)。

关键词：光谱学信号处理可调谐半导体激光吸收光谱波长调制相敏检测二次谐波信号

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腐蚀法研究掺Er熔融石英玻璃的真空热极化

光电子．激光 2002年第10期13卷 1018-1021页

作者：王爱民徐万劲夏宗炬崔晓明刘弘度北京大学物理学院北京100871

掺 Er熔融石英片经过真空热极化后 ,利用 4 0 %的 HF腐蚀其沿极化电场方向的剖面 ,通过原子力显微镜 (AFM)观测到剖面阳极边极化区内出现了峰 -谷 -峰形式的形貌变化 ,研究表明其原因是正负带电离子层的不同腐蚀速度 ,从而得出极化区内... 详细信息

掺 Er熔融石英片经过真空热极化后 ,利用 4 0 %的 HF腐蚀其沿极化电场方向的剖面 ,通过原子力显微镜 (AFM)观测到剖面阳极边极化区内出现了峰 -谷 -峰形式的形貌变化 ,研究表明其原因是正负带电离子层的不同腐蚀速度 ,从而得出极化区内离子层分布为负 -正 -负的形式 ,与多载流子模型对真空热极化的解释相一致 ;根据离子层的分布 ,采用双高斯模型模拟出极化区内电场分布 ,并得到与实验结果相当吻合的理论 Maker条纹。

关键词：腐蚀法掺Er 石英玻璃真空热极化掺饵极化区离子层分布二次谐波信号

光谱线宽对可调谐激光调制吸收光谱技术测量CO_2浓度的影响

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中国激光 2008年第10期35卷 1567-1572页

作者：李宁严建华王飞池涌岑可法浙江大学能源清洁利用国家重点实验室浙江杭州310027

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时，气体参量改变将导致线宽变化，从而影响二次谐波信号峰值的大小。针对于Lorentz线型，给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法。在10cm的... 详细信息

在利用可调谐激光调制吸收光谱技术进行测量时，气体参量改变将导致线宽变化，从而影响二次谐波信号峰值的大小。针对于Lorentz线型，给出了线宽变化对二次谐波峰值影响的理论分析及利用二次谐波信号峰谷比值进行修正的方法。在10cm的吸收池内利用1578．22nm处的吸收谱线对CO2进行厂测量，在不同调制幅度下验证了不同工况中线宽对二次谐波信号的影响。结果表明，利用二次睹波峰谷比值确定调制系数进行修正可有效地减小由于工况改变时线宽变化对测量带来的影响，当压力由1．0×10^5Pa变化至1．5×10^5Pa时，修正前后的测量相对误差分别为34．3％与1．8％；当气体体积分数在20％～100％变化时，修正前后的平均误差分别为12．8％与1．8％。

关键词：测鼍可调谐半导体激光吸收光谱波长调制线宽变化二次谐波信号