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聚变装置面对等离子体材料激光诱导击穿光谱原位诊断技术研究
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聚变装置面对等离子体材料激光诱导击穿光谱原位诊断技术研究
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3秒自动关闭窗口第２８卷，第ｌｏ期２００８年１０月；光谱学与光谱分榭；Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ｖｏｌ，２８，Ｎｏ，ｌｏ，ｐｐ２２２８－２２３１；Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００８；ａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ；基于激光吸收光谱乙炔在线监测技术的研究；何莹，强玉钧，溺瑞洚，夏慧，王敏，雀小娟，陈玖英；中国科学院环境光学与技术重点实验墩，安徽光学精密；臻要忍炔终秀骞凌恁王产菇
第２８卷，第ｌｏ期２００８年１０月
光谱学与光谱分榭
Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
ｖｏｌ，２８，Ｎｏ，ｌｏ，ｐｐ２２２８－２２３１
Ｏｃｔｏｂｅｒ，２００８
ａｎｄＳｐｅｃｔｒａｌＡｎａｌｙｓｉｓ
基于激光吸收光谱乙炔在线监测技术的研究
何莹，强玉钧，溺瑞洚，夏慧，王敏，雀小娟，陈玖英，陈东，刘文清，刘建国
中国科学院环境光学与技术重点实验墩，安徽光学精密机械研究所，安徽合肥２３００３１
臻要忍炔终秀骞凌恁王产菇藤秘，广泛应震予纯学工盈孛，餐荔燃鬓瀑，在德存蠢王藏生产孛毒登要对其进符蜜珏才在线监溪ｌ。可漏游率导体激光瞬收光谶（ＴＤＬＡＳ）技术具蠢离选择性、高灵敏、快速响应等特点，在痕量气体检测中得到了广泛的应用。文章研究了乙炔气体在近红外波段的吸收线分布特征，详细地讨论
了基于瑕红外可调谐二极管激光吸收光谱技术的己炔在线监测系统设计方案；建立了实验测量系统，研究了信号檎测方法和浓度反演算法，对长度１０ｃｍ的样品池和已知标准浓度乙炔气体配制的不同浓度乙炔气薅避霉梭测，检测限可以达捌ｌ。４６ｃ：Ｉｒｌ３?ｍ－３ｉ避行‘｝凄态检濒实骏，溅量结果具有较好鹣稳定挂穗可靠睦。努褥袅赘系统设诗方寨霹褥，由魏发震懿己魏程线整溺系统虿矮予忍焕储存，运簸秘嫒蔫过程孛灌满援警。
关键词激光吸收光谱；乙炔（ＱＨ２）；在线监测；泄漏报警中图分类弩：０４４３。１
文献糖识码：Ａ
ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２００８）１０－２２２８－０４
术，设诗７蘩予瓢）乙ＡＳ懿乙浃点式采样在线篮浏系统，并
乙炔是目前世界上有机化工产品最基本的原料之一。可
研究了系统能能。
１系统设计方案
｜睾多气搭势子＜ｅ遗，Ｑ氆，鹣Ｏ，Ｎ０２等）在氛终渡我
都有特征暇《雯谱线，根据（Ｂｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ）定律，渡长鸯＾，强度为Ｊｏ（Ａ）的光通过吸收光程为Ｌ的充有待测气体的吸收池后的光强Ｊ（Ａ）为
以合成数子弹化会糖。乙炔鹩物理纯学特性活跃，极易燃烧、努薅毳ｌ瀑沣，毒其缝易懋象瀑气终籀院，乙袋买舂潆烽
范围大、瀑炸下限低的特点。当己姣在空气中含量达潮２．５％～８０％时，或是在氧气中含量达到２．３％～９３％时，接触明火就会发生爆炸［１。］，因此在乙炔生产厂和化工厂都存
在乙炔爆炸的嫩产安全问题。对乙烧浓度进行高灵敏的凝线
蕴溪具毒十分熏黉戆意义。
，（Ａ）＝Ｌ（Ａ）ｅｘｐ卜ｄ（＾）￡Ｌ］
箨分子数浓纛。
其中一ｎ）表示气诲分子在渡妖Ａ处戆瑗收截瑟，ｃ秀气在近筑外的气体吸收系数很小，满足ｌａＧ）ｃＬｌ《ｌ，戴（１）式可以袭述为
蟊蘸髓乙浚熬鬻麓搽溺方法主蘩蠢气耱色谱法、气俸传
感器等。气楣色谱法要求对气体进行采样和处理，难以实时
探测；气体传感器有多个种类，但它们在选择性、灵敏度、
长时间工作能力、中毒恢复能力及自身安全隐患等方面都肖一定的不足。可调谐半导体激光吸收光谱（Ｔｕｎａｂｌｅｄｉｏｄｅｌａ－
ＩＧ）一Ｉｏ（Ａ）［１一ｄ（Ａ）ｃＬ］
舞寝数截覆｝、气薅浓度及毙翟戎藤魄潮
磊，ｏｃ霸却以
其中咖为吸收线中心的吸收系数。
展开为傅基时级数，绲到二次谐渡系数与激光光强、气
ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ
ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）技零枣ｌ麓毽瀵谐半导露激炎器搴
线霓和渡长可溺港特性实现对气｛搴肇摄分子吸收港筏的撵
测，它具有高灵敏度、高选择性、快滤、在线测量、易实现网
络化等特点，是对乙炔在工业生产、储存过程中进行在线ｊ』茳浏的理想方法之一。针对工业中乙炊泄漏的安全监测需要，结合激光吸收光游技术、谐波捡测技术及诗算执数据处溅技
Ｉｌ受穰日期：２００７－０７－０６。修订量期：２００７－１０－０８
由Ｈ１Ｔ触悄数据库可以得刹乙炔分子在１嘲＿１对应１
５３０。７２
５２９～１５３１
ｒⅡｎ波长范围内的吸收特征光谱，如图１所示。其中６５３４．３６
Ｉ＇ｌｌＴＩ波长处裔一条最强的乙炔吸收线，其
基金项目：中国科学院知识创新重要方向性项目（ＫＪＣＸ２一ＳＷ－Ｗ２７）和国家自然科学綦袅重点项目（５０５３４０５０）资助
作者简介：何菠，女，１９８３年生，中阐科学院安徽光学精密机械研究所硕士研究生
ｅ－ｍａｉｌ：ｈｅｙｉｎ９０５１１１１＠１６３．ＣＯｍ
万方数据　
第ｌＯ期光谱学与光谱分析
绒强隽ｌｏ一”，嚣程寝ｌ｜芟线嚣瓣鍪０．５瓣蔻嚣凑没畜其缝气
体（如：水汽，二氡俄羰，氮气等）的强吸收线。因此测试系统选择了乙炔在１
５３０．３７
ｎｎ２处吸收线作为分析谱线。实验
中采用单模石英光奸作为激光传输通道，已知石英光纤低损耗传辕窗口为８５０，１３００，ｌ５５０
ｎｒｎ，即所选吸收线在低损
５５０蕊蠹，瀵筵激麦薅辕要求。
渊６５３６
６，５３８
ＷａｖｅｍｍＡｂｅｒ／ｃｍ＋ｌ
Ｆｉｇ．１
Ａｌ葛ｏｒｐｔｉｏｎｌｉｎｅｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｉｎ
ｎ凇ｉｎｆｒａｒｅｄａｒｅａ
结合以上测鬣原理，实验系统采用分布反馈式（Ｄｉｓｔｒｉｂ―
ｕｔｅｄｆｅｅｄｂａｃｋ）可调谐半导体激光器作为光源，激光器工作
鹅中心波长在１．５３ｐｍ，通过改变注入嘏漉使激光波长扫搂己蔌气簿翡摹稷寝浚线，获纛获缮乙浚气薅静稷液爱谱缤譬，为了提高系统炎敏度，采用谐波僚譬检测方法。
系统结构图如图２所示，可调谐半鼯体激光器温度和电流控制电路实现激光器的中心波长和输出功率的调节控制＃计算机的Ｄ／Ａ卡产嫩一路叠加了５ｋＨｚ识弦调制信号和５０瓢ｚ戆锯齿渡熬波长调谐爱号，透过激悫器电源瓣在激光器上｝激逛器输窭懿激巍渡长疆锯齿波ｌ薯攘过乙炔分子懿啜牧线；另一路５ｋＨｚ的正弦信号，送入锁棚放大器作为勰凋参
考信号；激光由单模光纤传输到自聚焦谶镜准直输出。经过样品吸收池的激光划达探测器，经探测器光电转换后的电信
号传输到锁相放大器，以参考信号的二依颓（１０ｋＨｚ）进行勰调，褥蚕吸浚建孛乙羧墩毂谱线豹二次瀑滚簧号，鑫数据采集卡对镂褶放大器鹰来戆二次谐渡信擘送行Ａ／Ｄ转换，褥
到所测乙炔吸收谱线的二次谐波信号，数据采集的重复频率为５０Ｈｚ，最后计算机对采集到的信母逃行处理。系统采用光程为１０ＣＴＩＩ长的样品吸收池，池上有～个进气阀和一个抽
气闲，由三通阕选撵氮气和乙炔豹进气。系统可以连续充气
Ｆｉｇ．２
Ｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
方数据弦气，透符乙欲戆凌态在缓鏊溪，势筑装嚣蠢王终。
２实验过程
对基于波长调制和二次谐波探测的髓）ＬＡＳ系统，散粒噪声隈剃下鹁童簧曝声来源手搽凌奏效应弓ｌ天豹予涉祭绞再鞋，标准爨效应是敷骞｜光与圭必索之闯发生于渗蔼≯垒
的稳定的具有一定周期性的噪声信号，这会对信号测鬣带来一定的干扰。窝骏采用扣除背景的方法来消除干涉条纹。在
进行测量前首先往样品池中充入９９．９９９％的高纯氮气作为
零气来测量劳保群背景信号，通过软终控潮采集卡完成岛激光器魏渡长扫藏鬻步戆鼗据采集，然纛砖采集羁戆售警遗努背景扣除孝臣累加平筠，使信号谱线警潦，帮消除了干涉条绞
的影响，得到所测气体的二次谐波僚号。且氮气抽出时排放
到大气中不会污染环境，使用安全。
实验中先奖忍炔阀充入高纯氮气，对样品池进行冲溅抽气。随后关氯气阉党入１张浓度豹乙炔进行测量，撩豫鹜豢
褥羁酶二次谐波港线痒隽拣准谱，覆滨一段辩藤的浓度壤像存。定标后齐己炔和氮气阀，混合气体配出５组不同浓庹的乙炔充入样品池中，每次充人气体膳扣除背景采集相应二次
谐波信号。根据定标的二次谐波谱线由软件完成浓度拟合，得到待测的乙炔浓度。实验中要注意每次更换样品池内的气簿辩零要遂舞熬气｛孛洗撞气，琵气爱黉稳定一段靖霹避免凌减小残留豹不阉浓度的气俸影响浓度溺蟹的准臻往。
３实验结果及分析
３。１二次谐波攘号梭测
鋈３隽曹豢僖号及羟豫雾景之璐懿ｌ％标准滚凄己炔瓣＝次谐渡（２ｐ髂学。
＆峨ｌｅｐｏｉｎ毽
Ｆ禧３翰媳静嘟畦ａｎｄｔｈｅ
２ｆ唰ｏｆｓｌ｛蒯
ａ艘姆ｌｅｎｅｗｉｔｈｂ嗣Ｉｃｌ‘ｇｒｏｍ埘ｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ
ｌ：Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ；２：２ｆｓｉｎｇｎａｌｅｌｉｍｉｎａｔｅｄｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ
由计算机设黢对采集的信号遴行３０次累加平均，从豳孛霹缓霉蘩，熬狳鹜景惹乙涣气侉瓣二次谐波落号÷分擎滑。基本消除了甲涉条纹的影响。
对低于标准浓度的乙炔气体进行测量，配出８２５．７，
１１３９．２，１
５２５．４，２３６８．４，５７１４．３ｃｍ３?ｍ－３５组不同浓度
乙炔气体，得到扣除背景的５组乙炔的２ｆ信号如图４所涿。
光谱学与光谱分析
由图４可以看出，在保持调制频率和溯制度不变的情况下，乙浃二次谐波售弩瓣影状墓率保持不瓷，只是灌线各点豹绝对摇篮发生了羧蜜，显浓度越毫簧号灏值越大。壶表１
中可以看出实验得到的各条谱线与标准谱线的相关系数随着
浓度的升高有上升的趋游。在这几条谱线中，我们得到的相关系数最小的为９９．７６２％，说明在该测量浓度范围内测量谱
线与标准谱线间具有缀好的相关性。
乏１．０量
囊一０．５
Ｓａｍｐｌｅｐｏｉｎｔｓ
Ｆｉｇ．４玎ｓｉ辨袅ｌｏｆｆｉｖｅｇｒｏｕｐｓｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅ
识氇ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｄ
１：８２５．７｛２Ｉ１３９。２；３：ｌ５２５。４；４：２３６８．４；５；５７１４．３ｃｍ３?ｍ一３
Ｔａｂｌｅ１
Ｔｒｕｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅａｎｄｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃ∞ｆｆｉｃｉｅｎｔ
Ｔｒｕｅ∞ｎｅｅｎ｝ｒａｔｉ。ｆ∥（ｃｒｎ３?拜ｌ一３）
Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ／％
８５７９９．７６２ｌ
９９．９３７ｌ５２５４９９．９３７２３６８
９９．９６７５７ｌ４４｛ｕ
９９．９６９
根据１％标准浓魔乙炔气淬豹２，餐移翻５缰不嗣浓澎
己炊气体的２，信号，利用最小二乘法可以拟合出５个对应的浓度值，如表２所泳。以计算配气比例得到的实际浓度为横嫩标，以标准谱线拟合的浓度为纵坐标得到５个点，其线谯缀合绩果如图５掰零，线性度为９９．９６８％。因此，实验缀
斑瓣验涯了霹落鬏攮褥溺气薅熬二次谐波翁号与摆霾条谬下
褥绷豹已知浓度气体的二次谐波信号使用最小二乘拟合法得到待测气体浓度。
Ｔａｂｉｅ２
Ｔｒｕｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｆｉｔｔｅｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
Ｆｉｔｌｅｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
／（ｃｍ３’ｍ一３’
８２５．７８７８。８１１３９．２１２１３．２１５２５．４１６９８．７２３６８．４２４１９．９５７１４．３
５８６３。９
３。２系统检测的动怒特性嘲
对于乙炔气体点妓监测系统而言，其响应时间、测量的
４０００６０００
Ｉｌｅａｌ
ｅｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ／（ｃｍ３．ｍ－３）?
Ｆｉ晷５Ｌｉｎｅａｒｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｔｒｕｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｆｉｔｔｅｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ
准确性鞍稳定经麓蒸要指掠。实验孛，系统设置数器采鬃酌
重复频率为５０Ｈｚ，取３０次采集的平均值，即０．６Ｓ能得出
响应时阕。
鼹兖舂ｌ％弦滚乙浃弱寝救篷遴褥露量，逶遘最零：黎０
Ｔｉｒｎｅ／ｓ
Ｆｉｇ．６
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ
ａｃｅｔｙｋ黼
由图中的浓度假可以求出其平均德为１０
００１．７９
ｅｌ＇Ｉｆ。?
ｍ一，标准差为士１．４６Ｌ＝ｌ＇１１３?ｍ一。按照一倍信噪比进行计赛，本实验能够达到瓣乙炔检测限为ｌ。４６ｃｎ３．３?ｍ～。空气孛乙庚戆瀑薅下瓣免２，ｓ％，实验鹣捻溺蔽完全蓑瀵是王疲乙炔存储和生产越程中出现泄漏的实拜寸在线监测需要。
采嚣霉溺潼举罨落激走吸嚏走灌技本，对乙装透符意式
动态采群程杰绞簸浏，在１０ｅｍ光程－Ｆ稔澜蔽悲够这蓟１．４６ＣＩＴｌ３?ｍ～，满足工业乙炔泄漏监浏的辩罄。在相同的实验条件下，可以进行多次测试和长时间浓度反演。实验结果寝明，此方法是可行的，并有结构简单，灵敏度高，响应时间快，使用安全以及岛光通讯中使用的光野多路技术相结合荔等实褒霆终诧黧溅瓣凌点，兵毒缀驽黪王整瘟援蓑景。
一个浓度值，响Ｊ藏时间很短，完全能够满足工业乙炔气体泄漏实时在线监测的需要，还可以进一步减少采样次数来降低摄合法反演浓度，连续测得乙炔浓度囊纯馥线如图５掰承。
第ｌｏ期光谱学与光谱分析
Ｅ１３［２］［３］［４３［ｓ］Ｅ６］
ＺＨＯＮＧ
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ＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢａｓｅｄ
ＨＥＹｉｎｇ．ＺＨＡＮＧＹｕ－ｊｕｎ，ＫＡＮＲｕｉ－ｆｅｎｇ，ＸＩＡＨｕｉ，ＷＡＮＧＭｉｎ，ＣＵＩＸｉａｏ－ｊｕａｎ，ＣＨＥＮＪｉｕ－ｙｉｎｇ，ＣＨＥＮＤｏｎｇ，ＬＩＵＷｅｍｑｉｎｇ。ＬＩＵＪｉａｎ－。ｇｕｏ
ＫｅｙＬａｂ
ｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＯｐｔｉｃｓ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｎｈｕｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｔ
Ｈｅｆｅｉ
２３００３１，Ｃｈｉｎａ
Ａｈｓｔｒ础Ａｓｏｎｅ
Ｂｕｔａｃｅｔｙｌｅｎｅｉｓ
ｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｏｒｇａｎｉｃｅｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙＩａｃｅｔｙｌｅｎｅｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｉｎｍａｎｙａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ，
ｄａｎｇｅｒｏｕｓｉｎｆｌａｍｍａｂｌｅａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅｇａｓ，ＳＯｉｔｎｅｅｄｓｉｎ－ｓｉｔｕｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄｕｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｒｏ”
ｔｒａｃｅ
ｄｕｃｔｉｏｎ．Ｔｕｎａｂｌｅｄｉｏｄｅｌａｓｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＤｌＡＳ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ
ｇａｓｅｓ
ｔｅｃｔｉｏｎ。ｂ∞ｔｕｓｅ
ｈａｓ＆ｌｏｔｏｆａｄｖａｎｔａｇｅｏｕｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｓｕｃｈ
ｈｉｇｈｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｇｏｏｄｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｒａｐｉｄｔｉｍｅｒｅｓｐｏｎｓｅ．
Ｔ躲ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｌｉｎｅｓｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｉｎＩｌｅａｌ＇ｉｎｆｒａｒｅｄｂａｎｄｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｉｎｇ
ｓｃｈｅｍｅｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｂａｓｅｄｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｔａｉｌＭｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ
ｏｎｎｅａｒ
ｉｎｆｒａｒｅｄｍｒｍｂｌｅｄｉｏｄｅｌａｓｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｄｉｓ―
ｓｙｓｔｅｍｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓ
ａｎｄｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｌｇｏ―
ｒｉｔｈｍｏｆｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｖｅｒｓｉｏｎｗｅＹｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅｓａｍｐｌｅｅｅｌｌｗｉｔｈｆｅｒｅｎｔｋｎｏｗｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｍｅａｓｕｒｅｄ．Ａｓ
ｐａｔｈｌｅｎｇｔｈｏｆ１０ｃｒｉｌ，ａｎｄｔｈｅａｃｅｔｙｌｅｎｅｏｆｄｉｆ―
ｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｉｍｉｔｏｂｔａｉｎｅｄｒｅａｃｈｅｄｌ＋４６ｅｌｎ３?ｍ～。Ｆｉｍｔｌｙｔｈｅｄｙ－
ｎａｍｉｃｄｅｔｅｃｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｒｉｔＷｆｌＳｃａｒｄｅｄＯＵｔ．ａｎｄｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｉｓｓｔａｂｌｅａｎｄｒｅｔｉａｂｌｅ。ｓｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒａｃｔｉｃａｂｌｅｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ．Ｏｎ－ｌｉｎｅａｃｅｔｙｌｅｎｅｌｅａｋａｇｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄａｎｄｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｇｉｖｉｎｇ
ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，
ｌｅａｋａｇｅａｌａｒｍｏｆａｃｅｔｙｌｅｎｅｄｕｒｉｎｇｉｔｓｓｔｏｒａｇｅ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎａｎｄ
Ｋｅｙｗｅｍｔｓ
Ｌａｓｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；Ａｃｅｔｙｌｅｎｅ（ＣｔＨｚ）；Ｏｎ－ｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔＬｅａｋａｇｅａｌａｒｍ
（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕＬ６，２００７；ａｃｃｅｐｔｅｄ０ｃ乞８，２００７）
万方数据　
基于激光吸收光谱乙炔在线监测技术的研究
何莹， 张玉钧， 阚瑞峰， 夏慧， 王敏， 崔小娟， 陈玖英， 陈东， 刘文清， 刘建国， HE Ying， ZHANG Yu-jun， KAN Rui-feng， XIA Hui， WANG Min， CUI Xiaoi-nan，CHEN Jiu-ying， CHEN Dong， LIU Wen-qing， LIU Jian-guo
中国科学院环境光学与技术重点实验室,安徽光学精密机械研究所,安徽,合肥,230031光谱学与光谱分析
SPECTROSCOPY AND SPECTRAL ANALYSIS)4次
作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(6条)
1.钟林 查看详情 1999(02)
2.王玉田;李晓听;刘占伟 基于光谱吸收式光纤乙炔气体监测系统的研究[期刊论文]-传感技术学报 .阚瑞峰;刘文清;张玉钧 可调谐二极管激光吸收光谱法监测大气痕量气体中的浓度标定方法研究[期刊论文]-光谱学与光谱分析 2006(03)
4.Feher M;Martin P A 查看详情 1995
5.Wu S Q;Masusaki H;Kimishima T 查看详情 20006.Linnerud I;Kaspersen P;Jaegert T 查看详情 1998
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引证文献(4条)
1.曹家年.张可可.王琢.杨蕊 可调谐激光吸收光谱光纤甲烷传感器研究[期刊论文]-哈尔滨工程大学学报 .齐洁.董小鹏.郑俊达.林淦斌 基于平均滤波算法的光纤气体传感系统研究[期刊论文]-激光与红外 2012(5)
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激光诱导击穿光谱技术用于合金钢成分分析
【摘要】：本文首先对常用的钢铁元素成分检测分析方法进行了介绍,然后提出了激光诱导击穿光谱技术(LIBS)这种快速检测分析钢铁的新方法。对LIBS技术在国内外多个领域的研究现状和应用发展情况进行了综述和分析。
以合金钢为实验样品,研究了不同实验参数对单脉冲LIBS (SP-LIBS)光谱强度和信号背景比的影响并对实验条件进行优化。搭建了正交预烧蚀双脉冲LIBS (DP-LIBS)实验系统,分别对532nm/1064nm和1064nm/1064nm DP-LIBS的实验条件进行了优化,实验结果表明较SP-LIBS光谱而言,合金钢中元素光谱线均出现了光谱增强,且光谱增强与预烧蚀激光波长、脉冲延时有关。在1064nm/1064nm情形下,Cr1427.48nm谱线获得光谱增强达到67倍,分析了光谱增强机理。对合金钢标样中的微量元素进行了定量分析,给出了元素浓度定标曲线、线性相关度R2和相对标准偏差,结果表明DP-LIBS能够提高线性相关度、降低相对标准偏差,从而提高LIBS技术的灵敏度和可重复性。推演了合金钢中微量元素的检测限和测量误差,Cr I427.48nm、 Cu I327.396nm的检测限分别为22.3ppm和11.7ppm,相对误差均控制在5%以内,结果表明DP-LIBS方法能显著提高LIBS技术的检测精度与可靠性。还实现了对C、S等非金属元素在可见光区域的定量分析。
通过对正交预烧蚀DP-LIBS技术系统的实验研究,展示了DP-LIBS方法在提高LIBS技术准确性、灵敏度、可重复性及检测精度方面的卓越性能,为利用双脉冲LIBS技术用于合金钢痕量元素含量分析提供了研究基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：长春理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TN249【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-6目录6-8第一章 绪论8-19 1.1 引言8-9 1.2 激光诱导击穿光谱技术的发展现状9-13 1.3 激光诱导击穿光谱技术的应用13-17 1.4 本论文的研究目的和内容17-18 1.5 本章小结18-19第二章 单脉冲合金钢激光诱导击穿光谱的实验条件优化19-23 2.1 实验装置19-20 2.2 激光能量对诱导击穿光谱的影响20-21 2.3 激光聚焦位置对诱导击穿光谱的影响21 2.4 激光延时对诱导击穿光谱的影响21-22 2.5 本章小结22-23第三章 正交预烧蚀532/1064NM双脉冲激光诱导击穿光谱实验研究23-30 3.1 实验装置及原理23-24 3.2 预烧蚀脉冲能量对DP-LIBS光谱增强的影响24-25 3.3 预烧蚀脉冲焦点距样品表面及主烧蚀脉冲光路的距离对DP-LIBS光谱增强的影响25-27 3.4 合金钢中微量元素的DP-LIBS光谱增强27-29 3.5 本章小结29-30第四章 正交预烧蚀NM双脉冲激光诱导击穿光谱实验研究30-40 4.1 实验装置30 4.2 激光脉冲能量对DP-LIBS光谱增强的影响30-33 4.3 预烧蚀脉冲焦点距样品表面及主烧蚀脉冲光路的距离对DP-LIBS光谱增强的影响33-34 4.4 合金钢中微量元素的DP-LIBS光谱增强34-37 4.5 正交预烧蚀DP-LIBS光谱增强机理37-38 4.6 本章小结38-40第五章 正交预烧蚀DP-LIBS技术对合金钢成分定量分析40-46 5.1 光谱定量分析方法40-41 5.2 合金钢中微量元素的定量分析41-45 5.3 本章小结45-46总结和工作展望46-48攻读硕士学位期间发表的学术论文及参与的科研项目48-49致谢49-50参考文献50-55
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