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天然气管道泄漏可调谐二极管激光遥感探测的研究

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光谱学与光谱分析 2006年第8期26卷 1423-1427页

作者：樊宏高晓明鲍健王霞黄腾黄伟曹振松张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室

天然气管道泄漏不仅造成经济损失而且是危险之源。传统的天然气管道泄漏检测技术效率低、速度慢,难以满足实际应用的需要。近年来以近红外二极管激光吸收光谱为基础的光学传感器由于具有灵敏度高、体积小、重量轻和无需维护等优点而得... 详细信息

天然气管道泄漏不仅造成经济损失而且是危险之源。传统的天然气管道泄漏检测技术效率低、速度慢,难以满足实际应用的需要。近年来以近红外二极管激光吸收光谱为基础的光学传感器由于具有灵敏度高、体积小、重量轻和无需维护等优点而得到了广泛的应用。文章以可调谐二极管激光吸收光谱和谐波探测技术为基础进行天然气管道泄漏遥感探测技术的研究,采用二次谐波与一次谐波信号的比值作为系统浓度标定,结果显示浓度与比值之间具有较好的一致性。文章还就不同地形散射体对探测结果的影响进行了测量和分析,实验结果表明二次谐波与一次谐波信号比值标定技术对便携式二极管激光光学测量能够很好的满足实际应用的需要。

关键词：可调谐二极管激光天然气遥感探测波长调制

基于模糊聚类算法的大气粒子激光电离质谱数据分析

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光谱学与光谱分析 2008年第8期28卷 1713-1717页

作者：郭晓勇方黎赵文武顾学军郑海洋张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室安徽合肥230031

实验室自行研制了一台大气气溶胶飞行时间激光质谱仪（ATOFLMS）,它可以在线地对气溶胶单粒子进行物理和化学特性分析,利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并通过飞行时间完成单粒子化学成分的检测。该仪器在运行过程... 详细信息

实验室自行研制了一台大气气溶胶飞行时间激光质谱仪（ATOFLMS）,它可以在线地对气溶胶单粒子进行物理和化学特性分析,利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并通过飞行时间完成单粒子化学成分的检测。该仪器在运行过程中将产生海量的实验数据,对这些数据的快速、自动处理并提取有价值的信息是整机系统的关键之一。文章介绍模糊聚类算法FCM（fuzzy c-means）在大气气溶胶单粒子聚类分析中的成功运用。利用该算法对连续24h采集的室内空气气溶胶单粒子质谱数据进行了聚类分析,在得到的5个聚类结果中包含了无机的海盐粒子、矿物质粒子以及其他的三种二次气溶胶成分粒子类型。在对室内空气气溶胶粒子的粒径进行实时检测的结果表明室内可吸入颗粒物以细粒子为主,其中大于1μm的粒子所占比重较小。小于1μm的粒子均占95%以上,在0.4～0.8μm之间的粒子占据主要部分。

关键词：光谱学气溶胶单粒子飞行时间质谱仪激光解吸附电离模糊聚类质谱峰

用激光解吸附电离飞行时间质谱法检测悬浮土壤颗粒物

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光谱学与光谱分析 2008年第8期28卷 1919-1922页

作者：郭晓勇赵文武林莺顾学军郑海洋方黎张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室安徽合肥230031

在自行研制的气溶胶飞行时间激光质谱仪（ATOFLMS）上实时探测单个悬浮土壤颗粒的粒径和化学成分。利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并用266nm的Nd∶YAG激光器对气溶胶单粒子进行解吸附电离作用,产物离子通过飞行... 详细信息

在自行研制的气溶胶飞行时间激光质谱仪（ATOFLMS）上实时探测单个悬浮土壤颗粒的粒径和化学成分。利用双束连续激光对单个粒子的空气动力学粒径进行测量,并用266nm的Nd∶YAG激光器对气溶胶单粒子进行解吸附电离作用,产物离子通过飞行时间质谱仪的无场漂移区后完成单粒子化学成分的检测。本实验中使用了4个不同地区的土壤样本,在实验室内对分析的样本进行预处理和再悬浮,通过导管引入ATOFLMS进行测量,得到大量单粒子的粒径和质谱数据。发现在众多的单粒子的阳离子质谱中,金属成分以地壳元素（Fe,K,Al,Ca）为主,在其他阳离子质谱中包含了Mg和Na等。对悬浮土壤粒子的粒径进行实时检测的结果表明这些粒子多以粗粒子为主,粒径主要集中在1～2μm。实验结果表明该仪器在大气气溶胶环境监测及相关研究领域具有重要的实用价值。

关键词：光谱学气溶胶单粒子飞行时间质谱仪激光解吸附电离质谱峰

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N_2O脉冲高压直流放电的光谱研究

光谱学与光谱分析 2005年第7期25卷 1021-1025页

作者：张先燚阚瑞峰孔祥蕾罗晓琳张伟李海洋中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室

建立了一套产生瞬变物种的脉冲高压放电及其光谱探测的分子束装置,该装置的放电部分可在最高10kV电压条件下长期稳定工作,在数据采集中利用软件实现了取样积分器的功能,并且可以进行多通道数据的同时采集。利用此装置在几Pa压力下对N2O... 详细信息

建立了一套产生瞬变物种的脉冲高压放电及其光谱探测的分子束装置,该装置的放电部分可在最高10kV电压条件下长期稳定工作,在数据采集中利用软件实现了取样积分器的功能,并且可以进行多通道数据的同时采集。利用此装置在几Pa压力下对N2O脉冲高压直流放电过程进行了研究,对得到的N2O+(A^2Σ+—~X2Πi)发射谱进行了标识,由振动光谱的强度得到了N2O+~A态的相对振动布居,和以往的研究结果相比,得到的N2O+~A态更偏离Bolzmann分布,产生的~A态是初生态。

关键词：脉冲高压直流放电 N2O 振动布居

气溶胶对基质辅助激光解吸／电离飞行时间质谱中粒径生长影响

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Chinese Journal of Chemical Physics 2010年第3期23卷 269-273,I0001页

作者：夏玮玮提汝芳张子良郑海洋方黎中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室合肥230031

利用自行研制的蒸发／冷凝实验装置作为基质辅助激光解吸／电离飞行时间质谱仪的特种接口，通过冷凝方式在线添加基质，冷凝管出口处的最终粒子直接引入窄气动力学粒径分析仪或自行研制的飞行时间质谱仪，可对实验室产生的生物气溶胶粒... 详细信息

利用自行研制的蒸发／冷凝实验装置作为基质辅助激光解吸／电离飞行时间质谱仪的特种接口，通过冷凝方式在线添加基质，冷凝管出口处的最终粒子直接引入窄气动力学粒径分析仪或自行研制的飞行时间质谱仪，可对实验室产生的生物气溶胶粒子进行实时检测．同时研究了最终粒子粒径大小的决定因素：加热池温度、初始粒子大小及其粒子数浓度及基质种类，获得了探测分析物分了离子峰所需的实验条件．

关键词：基质辅助激光解吸/电离粒行生长蒸发/冷凝均质成核

基于激光诱导水拉曼抑制法的油膜厚度测量方法研究

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光谱学与光谱分析 2022年第12期42卷 3954-3962页

作者：陈宇男杨瑞芳赵南京祝玮陈晓伟张瑞琦环境光学与技术重点实验室中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 安徽省环境光学监测技术重点实验室安徽合肥230031

为了实现水体表面油膜厚度的快速测量分析,以266 nm的激光作为探测系统的激发光源,基于激光诱导水拉曼散射光谱检测技术,通过获取不同种类不同厚度油膜存在下水拉曼光谱信息,建立油膜厚度反演模型。采用高斯函数拟合法校正了荧光光谱对... 详细信息

为了实现水体表面油膜厚度的快速测量分析,以266 nm的激光作为探测系统的激发光源,基于激光诱导水拉曼散射光谱检测技术,通过获取不同种类不同厚度油膜存在下水拉曼光谱信息,建立油膜厚度反演模型。采用高斯函数拟合法校正了荧光光谱对拉曼光谱的干扰。然后根据水拉曼抑制法结合非线性最小二乘优化算法,建立油膜厚度反演模型。结果表明:对92#汽油、0#柴油、美孚机油20w-40、壳牌润滑油10w-40、采埃孚变速箱油AG6和原油油膜能探测到的油膜厚度范围为0.19~379.22μm。采用水拉曼光谱-油膜厚度反演模型预测油膜厚度的平均相对误差在8.14%~15.81%之间。该方法能实现实验室条件下对微米级油膜的测量。

关键词：油膜厚度拉曼光谱快速检测

1·31μm附近CO_2的高灵敏度吸收光谱

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光谱学与光谱分析 2006年第2期26卷 213-217页

作者：邵杰高晓明杨顒黄伟裴世鑫袁怿谦周士康张为俊中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室安徽合肥230031

采用可连续调谐半导体二极管激光器作为探测光源，将长程多通池吸收光谱、波长调制和谐波探测技术相结合，建立了一套具有高检测灵敏度和高分辨率的测量气态分子光谱及进行微量分析的研究装置。可以测量6．67×10^2Pa下～10^-27cm^-1·... 详细信息

采用可连续调谐半导体二极管激光器作为探测光源，将长程多通池吸收光谱、波长调制和谐波探测技术相结合，建立了一套具有高检测灵敏度和高分辨率的测量气态分子光谱及进行微量分析的研究装置。可以测量6．67×10^2Pa下～10^-27cm^-1·（molecule·cm^-2）^-1的强度，最小可探测吸收达到～10^-8。并利用该装置测量了CO2气体在1．31μm附近的近红外吸收光，并用最小二乘法拟合实验数据获得这一波段谱线的参数。同时测量的谱线参数与HITRAN数据库相比，发现15条数据库上没有报道的弱谱线。

关键词：波长调制长程多通池可调谐半导体激光器

1.65μm附近CH_4分子高分辨率吸收光谱研究

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光谱学与光谱分析 2010年第5期30卷 1161-1166页

作者：王欢曹振松王竹青汪六三高伟张为俊高晓明中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室大气成分与光学重点实验室安徽合肥230031

采用连续可调谐二极管半导体激光器为探测光源,以可调怀特型长光程多通池(46.36～1158.90m)作为吸收池,采用直接吸收的方法,探测了室温下1.65μm附近CH4分子的高分辨率吸收光谱。在6043.00～6053.72cm-1范围内探测了5组不同压力和光程... 详细信息

采用连续可调谐二极管半导体激光器为探测光源,以可调怀特型长光程多通池(46.36～1158.90m)作为吸收池,采用直接吸收的方法,探测了室温下1.65μm附近CH4分子的高分辨率吸收光谱。在6043.00～6053.72cm-1范围内探测了5组不同压力和光程下的吸收光谱,观测到了259条线新的CH4分子吸收谱线,实验数据用Gaussian线型进行拟合,得到了这些吸收谱线的线强、线位置以及线强的标准偏差值,并对光谱中难以分辨的吸收谱线进行了分析。探测得到的最小谱线线强是4.3×10-27cm-1·(molcule·cm-2)-1,吸收谱线线强大于3.0×10-24cm-1·(mol·cm-2)-1由于吸收饱和而未被处理,同时所测得的光谱也显示出CH4分子在1.65μm附近有非常丰富的弱吸收谱线和复杂的结构。文中所报道的吸收谱线都是HITRAN2004数据库中所未报道的,而且也未见有其他文献报道过。

关键词： CH4 吸收光谱线强高分辨率

组合式LED宽带光源灯结构对差分吸收光谱反演的影响和扣除方法研究

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光谱学与光谱分析 2023年第11期43卷 3339-3346页

作者：郑尼娜谢品华秦敏段俊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中国科学院环境光学与技术重点实验室安徽合肥230031 安徽新华学院城市建设学院安徽合肥230088

发光二极管(LED)发射光谱窄限制了差分吸收光谱反演波段,难以实现多种气体的同时测量。采用光纤束组合两种紫外LED形成组合式LED宽带光源,应用于DOAS系统实现大气SO_(2)和O_(3)的同步探测。光谱分析显示两种LED灯谱在280~295 nm处发生叠... 详细信息

发光二极管(LED)发射光谱窄限制了差分吸收光谱反演波段,难以实现多种气体的同时测量。采用光纤束组合两种紫外LED形成组合式LED宽带光源,应用于DOAS系统实现大气SO_(2)和O_(3)的同步探测。光谱分析显示两种LED灯谱在280~295 nm处发生叠加,275~301 nm有明显的灯结构。该灯结构会随着双峰光强比增加而增强,同时向短波方向漂移。实际测量时,外界环境改变会引起两个LED光谱各自独立变化,且二者发射光谱波段内大气消光存在差异。这将导致大气吸收光谱的双峰光强比不断变化,且与灯谱不一致,二者相除难以抵消灯结构。光谱反演结果显示宽带光源灯结构为参考谱参与拟合无法较好地扣除干扰。为扣除测量时LED光谱独立变化对光谱反演的影响,提出采用各LED独立灯结构作为参考谱参与拟合,结果显示SO_(2)和O_(3)拟合残差分别由1%、6‰降低至4‰左右,扣除效果较好。该方法与避开干扰结构相比,拓宽了SO_(2)和O_(3)的反演波段,SO_(2)和O_(3)吸收峰分别增加了1.75倍和1倍,平均拟合误差分别降低了67.5%和37.3%,测量精度明显提高。SO_(2)和O_(3)测量结果与同时段同地区的传统氙灯长光程DOAS系统比较,结果显示二者保持较高一致性,相关性系数R高于95%。结果表明DOAS反演时组合式LED宽带光源灯结构可以通过各LED独立的灯结构来拟合扣除。

关键词：差分吸收光谱技术组合式LED宽带光源光谱结构扣除同步探测