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物理学报 2022年第12期71卷 2-9页

作者：孟凡昊秦敏方武段俊唐科张鹤露邵豆廖知堂谢品华中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 皖西学院电气与光电工程学院六安237012

气态亚硝酸(HONO)作为羟基(OH)自由基的重要前体物,在大气中浓度低、寿命短、易损耗且活性强,针对大气HONO的高灵敏度测量具有一定的挑战.本文介绍了基于迭代算法的开放光路宽带腔增强吸收光谱(OP-BBCEAS)技术应用于大气HONO和NO_(2)的... 详细信息

气态亚硝酸(HONO)作为羟基(OH)自由基的重要前体物,在大气中浓度低、寿命短、易损耗且活性强,针对大气HONO的高灵敏度测量具有一定的挑战.本文介绍了基于迭代算法的开放光路宽带腔增强吸收光谱(OP-BBCEAS)技术应用于大气HONO和NO_(2)的测量.常规BBCEAS技术通过将经滤膜过滤后的环境空气由泵压入/抽入光学腔内进行测量,尽管可以减小气溶胶消光对测量的影响,但针对一些活性组分的测量则需要考虑光学腔和采样造成的吸附损耗和二次生成等壁效应.本文采用OP-BBCEAS技术,开放光路的测量模式避免了上述壁效应的影响,基于迭代反演算法通过多次迭代确定有效吸收光程,然后采用差分光学吸收光谱的光谱拟合方法对光谱中HONO和NO_(2)的吸收进行定量,克服了气溶胶颗粒Mie散射消光和光源波动的宽带变化影响.在轻度(PM_(2.5)75μg/m^(3))不同气溶胶污染状况下测量了实际大气HONO和NO_(2)浓度,并同时与常规封闭腔BBCEAS系统开展了测量对比.不同PM_(2.5)污染程度下两台BBCEAS系统测量的HONO和NO_(2)浓度均显著性相关(R^(2)>0.99),HONO和NO_(2)浓度的测量差异(HONO≤4.0%,NO_(2)≤6.5%)均小于系统测量误差(HONO:8.1%,NO_(2):7.5%),验证了迭代反演算法应用于OP-BBCEAS系统实际大气测量的可行性.

关键词：宽带腔增强吸收光谱开放光路迭代算法差分吸收光谱

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用于近红外宽带腔增强吸收光谱的小波去噪

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光学学报 2019年第9期39卷 395-402页

作者：姚丹郑凯元刘梓迪李俊豪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

为了有效抑制检测系统的噪声,提高气体浓度的反演精度,研究了近红外宽带腔增强气体传感系统的小波去噪方法。小波去噪方法的优化分析结果表明,选择db2小波函数作为小波基对含噪信号进行6级分层处理,并选择heursure阈值估计方法,采用局... 详细信息

为了有效抑制检测系统的噪声,提高气体浓度的反演精度,研究了近红外宽带腔增强气体传感系统的小波去噪方法。小波去噪方法的优化分析结果表明,选择db2小波函数作为小波基对含噪信号进行6级分层处理,并选择heursure阈值估计方法,采用局部阈值方式对噪声部分小波系数进行置零处理,可达到最优去噪效果。将近红外宽带腔增强吸收光谱技术与高分辨率傅里叶变换红外光谱仪相结合,建立了用于甲烷检测的气体传感系统,使用最小二乘拟合算法对去噪前后的甲烷吸收系数进行反演。结果表明,采用小波去噪后,反演浓度更接近真实值,反演精度提高7%,信噪比提高90%,系统检测下限降低45%,证明小波去噪算法可以有效提高系统的检测精度。

关键词：光谱学宽带腔增强吸收光谱红外光谱小波去噪气体传感器

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基于高精度比例积分微分温控的宽带腔增强大气二氧化氮探测技术

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光学学报 2023年第24期43卷 358-367页

作者：许新玉周家成刘政杨群廷徐学哲赵卫雄张为俊中国科学技术大学环境科学与光电技术学院安徽合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031

本文介绍了一种基于高精度比例积分微分(PID)温控的宽带腔增强大气二氧化氮(NO_(2))探测技术。系统选取中心波长为460 nm的LED光源作为探测光,入射端利用双胶合透镜的直接聚焦代替传统的光纤取样耦合,结合基长为322.4 mm的高灵敏度谐振... 详细信息

本文介绍了一种基于高精度比例积分微分(PID)温控的宽带腔增强大气二氧化氮(NO_(2))探测技术。系统选取中心波长为460 nm的LED光源作为探测光,入射端利用双胶合透镜的直接聚焦代替传统的光纤取样耦合,结合基长为322.4 mm的高灵敏度谐振腔,实现了小型化高精度的NO_(2)监测。针对温度波动会引起LED光源光谱漂移及光强改变的问题,本文提出了一种改进型PID-卡尔曼滤波算法,实现了LED温度的快速稳定调节,耗时仅需~2 min,温度的波动范围是±0.015℃,极大降低了LED温漂对探测性能的影响。仪器性能评估结果显示,在~2.15 km的有效吸收光程下,实现了81×10^(-12)的探测灵敏度(5 s, 1σ);不同体积分数的NO_(2)对比测试表明,本系统能准确测量大气NO_(2),进一步验证了系统的稳定性和准确性。

关键词：宽带腔增强吸收光谱二氧化氮比例积分微分温控卡尔曼滤波

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