康士鹏 1,2,3,*余同柱 1,3桂华侨 1,2,3员永兴 1,2,3[ ... ]刘建国 1,2,3
1 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
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230031
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所, 安徽 合肥 230031
机动车排放的超细颗粒物是大气污染的主要来源之一, 具有高的数浓度和表面积, 对其进行准确在线监测是机动车排放评估与控制措施制定的重要前提。随着欧盟和中国相继在机动车排放标准中增加颗粒物粒子数量 (PN) 控制指标, 对在线监测技术的要求也日益提高。目前, 对机动车排放的超细颗粒物数量的测量主要采用扩散荷电法和凝结核粒子计数法, 对其粒径谱分布的测量主要采用空气动力学和电迁移率分级方法。综述了国内外在机动车排放超细颗粒物在线监测技术方面的研究现状, 重点介绍了主要发展的几种测量技术及仪器的原理、特点和应用状况, 并对其未来发展进行了展望。
机动车 超细颗粒物 在线监测 数浓度 粒径谱 motor vehicles ultrafine particles on-line measurement number concentration particle size 大气与环境光学学报
2020, 15(6): 413
1 上海理工大学理学院, 上海 200093
2 上海理工大学上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
3 上海航天动力技术研究所发动机技术发展研究室, 上海 201109
提出了一种基于Fraunhofer衍射理论的燃烧颗粒粒径在线测量方法。根据固体推进剂药条燃烧火焰辐射光谱特性,选取450 nm蓝紫光激光器为光源,采用450 nm滤波探测方式消除固体推进剂燃烧的自发光辐射影响,搭建了固体推进剂药条燃烧颗粒粒径的在线测量系统。并利用10.9 μm标准颗粒、160 μm标准颗粒、及混合标准颗粒系对该系统开展粒径测量验证。燃烧实验的结果表明,固体推进剂药条燃烧颗粒的粒径约为10 μm和160 μm,呈双峰分布特征,数目分布主要集中在160 μm左右,随着药条燃烧时间增加,10 μm附近颗粒数量增多,160 μm附近颗粒数量减少。对于同一燃速下的固体推进剂,初始测量高度越高,燃烧颗粒的粒径越小。在初始测量高度相同时,不同燃速下燃烧颗粒的平均粒径相差不大。这些结果为固体推进剂燃烧过程研究提供了参考。
测量 固体推进剂 铝颗粒 粒径分布 Fraunhofer衍射 在线测量 光学学报
2020, 40(15): 1512003
College of Mechanical and Electronic Engineering, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037，CHN
为了实现短双折射光纤环镜(Bi?FLM)应变传感器的在线测量，理论推导得出通过任意连续的2个相邻波谷波长、2个相邻波峰波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数计算双折射光纤所受应变大小的方法。选取典型通讯波长1 550 nm附近的波长，波长分辨率分别为0.01 nm、0.001 nm、0.000 1 nm时，应用提出的计算方法计算应变和误差。结果表明：波长分辨率越小，测量精度越高。波长分辨率为0.000 1 nm时，最大绝对误差为0.39%，最小绝对误差为0.01%，平均绝对误差为0.15%。进一步选取典型通讯波长1 310 nm附近的3组不同波长组合，计算的应变均与给定应变基本吻合。根据干涉光谱波谷波长、波峰波长的相对位置蕴含着应变信息的特点，与初始相角无关，可以剔除外界干扰，提高测量精度。该方法无需人为判断，有助于实现计算机在线测量；需要的信息量较小，可以实现短Bi?FLM传感器的在线测量。研究结果对Bi?FLM各类传感器实现计算机在线测量，提高测量精度具有指导意义。
短双折射光纤环镜 应变传感器 在线测量 干扰 测量精度 short birefringence fiber loop mirror strain sensor on-line measurement noises measurement accuracy
1 四川大学 电子信息学院，四川 成都 610065
2 瓮福(集团)有限责任公司 中低品位磷矿及其共伴生资源高效利用国家重点实验室，贵州 贵阳 550000
为解决微波激发等离子体参数诊断存在的困难问题，提出利用二端口传输反射法测量微波激励产生的低温等离子体的等效相对复介电系数。使用有限元方法设计了基于BJ22标准波导的样品测试结构，该 结构能在较大的介电系数范围内，保证介电系数和端口的|S11|,φS11和|S21|参数保持较好的单调性，避免产生多值问题；通过人工神经网络对计算获得的各介电系数对应的S参数进行训练，达到足够的精确度；最后 通过实验，将测量获得的S参数利用神经网络反演获得待测物质的相对复介电系数。该方法对今后测量类似等离子体、复介电系数实部为负的特殊材料的介电常数具有一定的指导意义。
等离子体 相对复介电系数 神经网络 传输反射法 在线测量 plasma relative complex permittivity neural network transmission reflection method on-line measurement 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 273
1 中国科学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
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 桂林电子科技大学, 广西 桂林 541004
4 安徽大学, 安徽 合肥 230039
浮游藻类群落结构是评价海洋生态环境状况的重要指标之一, 现有的研究主要基于现场采样实验室分析, 缺少快速在线自动、 原位剖面以及遥感地面验证技术装备。针对浮游藻类群落结构快速获取与遥感数据地面验证需求, 研究了基于离散三维荧 光光谱法的海洋藻类群落结构现场快速测量方法, 研发了海洋藻类群落结构原位在线测量技术仪器, 并开展了应用示范 与对比验证。结果表明, 基于离散三维荧光光谱法的海洋藻类群落结构测量技术能够快速准确地获取藻类群落结构及叶 绿素含量, 与现有技术相比, 具有测量快速、准确、稳定可靠等优势, 为海洋生态环境监测数据获取及遥感数据地面 验证提供了先进技术手段。
离散三维荧光光谱 藻类群落结构 快速测量技术 在线测量 discrete three-dimensional fluorescence spectrum algal community structure rapid measurement technology on-line measurement
北京交通大学理学院物理系光电信息科学与工程专业实验室, 北京 100044
研究了一种复合光纤马赫-曾德尔外差干涉测量系统,并采用该系统对位移进行在线测量。基于光纤光栅只反射布拉格波长的特性,构建了两个独立但光程几乎重合的光纤马赫-曾德尔干涉仪。其中的一个马赫-曾德尔干涉仪用于完成测量工作,另一个马赫-曾德尔干涉仪用于监测环境干扰,补偿环境干扰对测量结果的影响,使测量系统适合用于在线测量。位于马赫-曾德尔干涉仪参考臂的声光调制器组可对参考光进行移频,当参考光与测量光会合时形成外差干涉信号,实现外差干涉测量。实验中,该系统对100 μm位移进行10次重复测量的标准差为6 nm。
测量 光纤传感 在线测量 外差干涉测量 位移测量
大口径非球面光学元件具有优越的光学特性,在激光聚变、空间技术和大型光学望远镜等领域有着越来越广泛的应用。然而大口径非球面元件的大批量生产需要高精度和高效率的数控磨削、抛光技术,同时超精密大中型非球面光学元件大批量制造所面临的巨大挑战推动了现代光学测量技术朝着更高的效率、更高的精度和更高的自动化水平方向发展。根据非球面光学元件的加工工艺,系统总结了磨削阶段测量技术的研究现状,并详细说明了以上技术的原理,最后展望了大口径非球面元件磨削阶段测量技术的发展趋势。
光学设计 非球面元件 轮廓误差 离线测量 在位测量 激光与光电子学进展
2018, 55(3): 030008
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
针对国家电网系统在防污闪工作中, 无法在线测量电气设备爬电距离的现状，基于双目立体视觉研制了一种高压绝缘子爬电距离的带电检测系统。提出了利用圆锥面离轴反射镜产生线结构光的方法。利用窄带滤光片增强了线结构光在图像中的对比度，并结合最大类间方差法和灰度重心法对图像进行自适应阈值分割，实现了特征点的自动提取，解决了强太阳光和复杂背景对特征点提取的干扰问题。通过系统标定后，对高压绝缘子样品的爬电距离进行了精度测试，实验结果表明最大相对误差为1.45%，平均相对误差为0.69%，已成功应用于110 kV变电站中各种绝缘子爬电距离的在线带电测量。
光学仪器 双目立体视觉 高压绝缘子 在线检测 optical instruments binocular stereo vision high voltage insulator on-line measurement
上海理工大学 颗粒与两相流测量研究所, 上海 200093
针对燃煤电厂低质量浓度烟尘排放在线监测问题,研究了燃煤电厂排放烟尘粒径特征,通过对该粒径颗粒的散射进行仿真计算,设计了基于角散射原理的低质量浓度烟尘在线测量系统。利用该系统对低质量浓度烟尘进行了测量,实验验证了低质量浓度下角散射光强度与烟尘质量浓度成正比,同时拟合得到了角散射光强与烟尘质量浓度成线性关系,拟合因子R2为0.972,这为后续燃煤电厂排放监测应用提供了参考。
环境监测 大气排放 烟尘 在线测量 角散射 environment monitoring atmosphere emission dust on-line measurement angle scattering
1 上海理工大学 颗粒与两相流测量研究所, 上海 200093
2 五凌电力有限公司, 湖南 长沙 410004
针对电厂运行中汽轮机油颗粒污染变化快、油液取样要求高、在线监测难的现状,基于光阻原理,研制了电厂汽轮机油中颗粒污染度在线测量系统并对其进行了实验室标定实验。在湖南五强溪水电厂调速器润滑系统中进行了实测,实测结果与商业仪器实测结果比较可得,二者对污染等级判断一致,颗粒数最大偏差小于25%,验证了在线测量装置的准确度。因系统测量速度快,能实时获取运行中汽轮机油的颗粒度和数目时变情况,利于运行管理与控制,完全符合实际应用要求。
颗粒 在线测量 光阻法 汽轮机油 particle on-line measurement light blockage method turbine oil
