针对高压设备SF6气体泄漏检测问题,介绍了SF6气体泄漏产生的危害。根据SF6气体检漏技术的研究进展,可把SF6气体泄漏检测技术分为非光学检测和光学检测两大类。对气体浓度监测技术、真空负离子捕获技术、紫外电离技术和负电晕放电技术等非光学检测技术进行简要的概述,同时对激光成像技术、红外吸收光谱技术和光声光谱技术等光学检测技术进行了重点阐述,并对比分析了各种技术的优缺点,提出了SF6气体检漏仪的未来发展趋势。

超声法制备碳量子点过程简单, 成本低廉, 不易产生二次污染, 应用前景广泛。 为优化超声法制备碳量子点的各工艺参数, 制备了关键工艺参数不同的碳量子点样品, 测试其发射与激发光谱, 分析了量子点浓度, 溶剂种类, 辅助剂种类、 浓度, 超声功率、 时间等参数对碳量子点发光性能影响。 结果表明超声法制备的碳量子点具有激发光波长依赖性, 发射峰位置随激发波长的变化而发生明显改变; 碳量子点浓度增加, 发光强度由于非辐射能量传递和团聚作用, 先增大后减小; 由于溶剂效应, 碳量子点在乙醇中比在水中发光强度更强, 波长更短, 且浓度越大时波峰移动越明显; 相比盐酸, 以NaOH为辅助剂制备的碳量子点表面钝化程度高, 发光强度强; 增加辅助剂NaOH浓度可提高量子点表面钝化程度, 增大发光强度; 同等时间下增加超声功率或同等功率下适量增加超声时间, 可制备更多的碳量子点样品, 但超声时间过长, 碳量子点容易发生团聚猝灭现象。 以上影响因素分析为超声法制备碳量子点的工艺参数优化提供了理论基础, 有利于碳量子点大规模低成本的生产应用。

对TDLAS直接吸收信号进行仿真研究, 能够充分了解TDLAS直接吸收的过程以及各个物理参量的变化对吸收信号的影响。首先全面研究分析了TDLAS直接吸收方法的理论基础及算法, 给出了基于朗伯-比尔定率的气体吸收线强、吸收截面、浓度、线型函数以及气体总体配分函数等参量的表达式及计算步骤。基于HITRAN光谱数据库, 利用MATLAB程序对TDLAS直接吸收过程进行了仿真, 计算得到了一定温度、压力、浓度等条件下的吸收谱数据。以H2O为研究对象, 仿真了其在各个线型下的吸收谱, 并与商用软件Hitran-PC的结果进行比较, 结果显示两者在Lorentz线型下的最大误差小于0.5%, 在Gauss线型下的最大误差小于2.5%, 在Voigt线型下的最大误差小于1%, 因此验证了仿真算法及结果的正确性。还对不同压力和温度下ν2+ν3谱带H2O的吸收谱进行了仿真, 研究了吸收谱随压力和温度变化规律。在低压范围, 多普勒展宽占主导, 线宽随压力变化很小, 而幅度随压力增大而增大, 在高压范围, 碰撞展宽占主导, 线宽随压力增大而增大, 而幅度则随压力增大而趋于定值。最后还给出了大气环境温度范围内的温度修正曲线。该研究可以为TDLAS直接吸收方法的实际应用提供理论参考和指导。

介绍了可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)原理和实验系统, 并对系统噪声进行了分析; 以体积比浓度为90×10-6和30×10-6的NH3为例, 利用TDLAS系统采集了该浓度气体的二次谐波原始光谱。 为改善光谱信号, 分别用五种数字滤波方法对原始光谱进行了滤波处理比较, 做了NH3的浓度梯度实验并对浓度为20×10-6 NH3进行了长时间监测实验。 实验结果表明, 算术平均-小波变换滤波相比其他方法更有效地对原始光谱信号进行了改善, 提高了系统信噪比和信号平滑度, 使系统浓度检测限由原来的10×10-6降低到1.25×10-6, 信噪比提高了约14倍, 为逃逸氨极低浓度检测提供了一种较为有效的数据预处理方法。

为了在面对不同检测需求时， 能够选取适合的调谐激光吸收光谱技术方案， 对直接吸收光谱、 连续调制谱和准连续调制谱三种方法进行了理论分析和实验比较。 在相同实验条件下， 通过同一激光器测量不同浓度CO2气体， 比较了这三种方法的技术特点、 信号特征、 检测灵敏度。 结果表明， 准连续调制谱技术具有与连续调制谱相当的检测灵敏度， 但是受激光能量间断和较大的寄生幅度调制影响， 检测信号相对于气体吸收谱的线形失真较大， 因此不太适合依赖光谱线形和线宽的压力、 流速测量。 为选取更加适用的激光调制谱技术， 提供了参考依据。

使用准连续二极管激光器进行多重调制光谱检测时， 发现吸收光谱信号中存在着丰富的倍频、 和频以及差频成分； 从激光与气体吸收谱线的非线性作用角度研究了倍频、 和频及差频等信号存在的必然性； 从实验角度对信号特征进行研究， 发现其中有些和频、 差频成分的幅度比传统调谐二极管激光吸收光谱技术中的二次谐波信号的幅度更大， 有望在准连续调制谱技术中提高检测的灵敏度。

二极管激光吸收光谱以温度扫描实现快速宽谱调谐，其原始数据不便于传统的处理及运算，适当的预处理是进行后续数据处理的基础。在分析了温度调谐数据特征的基础上，利用Savitzky-Golay滤波器去除了波长序列中温度检测噪声的干扰，选择单调的波长区间对信号幅值进行三次样条插值，以固定的波长点对应采样点，得到一组位置固定的幅值序列用于后期处理。此方法将两列检测数据合并为一列，相同的起始点和固定的波长位置不仅将多周期平均后的信噪比提升为原始数据的6倍，也使多组数据的比较及评价成为可能，一致的波长分辨率保证了线形检测的精确度，减小了吸收峰的频带宽度，有助于后续的处理、运算以及评价。

针对当前可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)技术中调谐范围、调谐时间以及系统复杂性方面存在的不足，提出了利用激光器模块中的热电制冷器(TEC)和负温度系数(NTC)热敏电阻等元件对激光二极管(LD)进行温度宽谱调谐的方法，并在快速温度调谐过程中精确计算激光器的辐射波长。利用温度调谐二极管吸收光谱技术在3 s的时间内测得了CO2气体在6320~6336 cm-1波段的高分辨率吸收光谱。在此波段共测得8个较强吸收线。将得到的光谱参数与HITRAN 2008中的数据比较，吸收线位置、线强以及半峰全宽（FWHM）的偏差分别小于1%，3%以及6%。另外，测得的14条较弱的吸收谱线也与谱库中的谱线参数吻合。

针对温度对SO₂吸收截面的影响,本文提出在高温温度下对SO_{23的SO2标准气体,在20℃、40℃、60℃、80℃、100℃等温度点处研究了高温温度与SO2吸收截面之间的定量关系,选用波长范围为吸收光谱检测SO2常用的紫外波段295～315 nm。通过对实验结果的定性和定量分析,得到了在不同波长处的SO2吸收截面与温度之间的定量关系式,并提出减小温度影响检测结果的方法。}

为了克服传统方法检测氧气浓度的一些弊端,提出了一种采用可调谐激光二极管吸收光谱法结合锁相放大的检测技术。通过改变激光二极管的驱动电流使输出波长变化扫描通过氧气的吸收峰,然后利用锁相放大技术对吸收光谱的谐波进行检测分析。利用半导体激光能量高、单色性好、输出波长可随电流调制的特点和锁相放大检测微弱信号的优势来提高信噪比与检测精度。对不同浓度的氧气进行了实际检测,可得检测线性相关系数为0.99,检测极限质量浓度为1142.86 mg/m3,且该方法具有较好的稳定性及抗干扰性。