二氧化碳(CO2)是植物光合作用的原材料, 也是一种温室气体, 其过量地排放会影响动植物的生态环境。 在碳达峰、 碳中和的背景下, 研制高灵敏度的CO2检测装置具有重要意义。 为了监测大气环境中CO2含量的变化, 设计了一种长光程共振式CO2气体光声传感器, 并以此搭建了光声检测装置。 以中心波长为2 004 nm的分布式反馈激光器(DFB)作为激发光源, 激光射入由漫反射材料制成的球型吸收腔, 在腔内多次反射以增加气体的吸收路径。 吸收腔外部被两个高热传导率的铝制半球包裹, 降低由池体吸收光能后产生的热噪声。 吸收腔上耦合一根声学管, 当其工作在一阶纵向共振模态时, 光声信号被放大, 在管子末端达到极大值。 为了进一步增大光声信号, 通过饱和加湿样品的方式来加快CO2气体的弛豫速率, 加湿后的样品产生的光声信号是干燥样品的2.1倍左右。 使用一系列浓度的湿润CO2样品标定光声检测装置, 结果表明, 光声信号与浓度之间呈现良好的线性关系。 在此基础上, 通过对标准气体的检测实验, 验证了装置的准确性与稳定性。 利用Allan方差评估装置在长时间工作下的检测灵敏度, 当平均时间为865 s时, 检测灵敏度为0.35×10-6。 与传统T型光声池相比, 光程增加了约20倍, 光声信号提升了约6倍。 使用装置对室外环境中的CO2进行了共10 h的检测, 得到室外CO2的平均浓度约为381×10-6。 综上所述, 由于长光程、 声共振以及加湿样品的有机结合, 有效地增大了CO2的光声信号, 为气体光声传感器以及检测装置的设计提供了相关参考。

研究了用于非金属地雷探测的声-地震耦合识别方法。介绍了基于声-地震耦合的声共振探雷技术的基本原理，讨论了如何利用声学参量表征地雷的机械特征以及综合利用声波共振和反共振的作用。设计了车载式声波探雷实验系统，测量了埋藏地雷时的地表振动速度。最后，根据扫描探测结果，研究了地雷的声学振动特征。结果显示：埋藏有地雷的位置会呈现振动特征的明显凸起，在给定实验条件下，地雷中心振动强度是无雷区域的15倍，利用提高信噪比的方法还可使该值提高到20倍。实验表明：基于地雷振动强度和扫描探测的方法可研究地雷掩埋位置的振动特征，而且所设计的实验系统具有操作简便、成本较低的优点。

高压钠（HPS）灯是高强度放电灯的一种，因其具有高光效（80～140 lm/W）、省电、寿命长和透雾性强等优点，而被广泛应用。传统的电感式镇流器存在功率因数低和自身损耗大的缺点，而且对电网电压波动的适应能力不强，所以研制性价比较高的电子镇流器取代电感式镇流器是大势所趋。目前，高压钠灯电子镇流器大多都是高频电子镇流器，在高频状态下，高压钠灯容易熄弧，存在声共振问题。文章利用可变频脉冲信号产生器设计的高压钠灯电子镇流器较好地避免了声共振问题，加上异常工作状态保护电路，使电子镇流器的性能显著提高。

光声光谱法是基于红外吸收光谱原理的一种高灵敏度的微量气体探测技术。 它使用声共振腔来实现微弱声信号的共振放大。 通过调节激光的调制频率, 当它等于腔的某个共振频率时, 在腔内形成声驻波, 而腔本身的作用相当于一声放大器。 共振腔的放大作用取决于当前被激活的共振模式、 腔的品质因素、 声传感器的状态以及电磁辐射与腔共振模式的耦合作用。 值得关注的是, 红外激光相对于声共振腔的入射方位不同则激励产生的光声信号幅值也不同。 采用理论推导与数值计算相结合的方法, 以圆柱形光声池为例, 研究了径向共振模式下耦合系数受激光入射方位的影响。 研究表明, 激光入射角在0～π/2范围变化时耦合系数存在2个零点和2个极大值: 入射角为0或tan-1(0.859 2×2R/L)时, 耦合系数为零而径向共振失效; 入射角为tan-1(0.556 8×2R/L)或tan-1(2R/L)时, 耦合系数极大而径向共振最强。 此处R为池径而L为池长。 结果可用于指导光声池结构优化设计与安装调试, 增强光声法检测微量气体的信号幅值, 提高检测灵敏度。

用增强型光声池显著降低了光声信号的面损耗,使得AsH3分子的振动平动能量转移成为造成共振峰展宽的主要因素。光声池内充9.06 kPa的AsH3气体,声共振品质因子Q高达374。推导了光声信号振幅与入射光调制频率和样品分子振动－平动弛豫时间的函数关系。理论公式与实验数据的对比表明,对振动热容贡献大的振动能级在气体分子的振动平动能量转移过程中起主要作用;波动过程中AsH3分子通过最低的两个振动能级进行振动平动能量交换。

本文描述了CDCI_3介质中的激光感生荧光中的共振光声效应(简称荧光声共振效应)。指出这种荧光声共振效应与通常的光声效应的区别。给出了利用荧光声共振效应确定介质中的声速、第二维里系数、声吸收系数、分子内模弛豫时间、粘滞系数和热导率的理论公式,以CdCl3为例,给出了上述各参数的具体数值。