1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 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，安徽 合肥 230031
本文介绍了一种基于高精度比例积分微分（PID）温控的宽带腔增强大气二氧化氮（NO2）探测技术。系统选取中心波长为460 nm的LED光源作为探测光，入射端利用双胶合透镜的直接聚焦代替传统的光纤取样耦合，结合基长为322.4 mm的高灵敏度谐振腔，实现了小型化高精度的NO2监测。针对温度波动会引起LED光源光谱漂移及光强改变的问题，本文提出了一种改进型PID-卡尔曼滤波算法，实现了LED温度的快速稳定调节，耗时仅需~2 min，温度的波动范围是±0.015 ℃，极大降低了LED温漂对探测性能的影响。仪器性能评估结果显示，在~2.15 km的有效吸收光程下，实现了81×10-12的探测灵敏度（5 s，1σ）；不同体积分数的NO2对比测试表明，本系统能准确测量大气NO2，进一步验证了系统的稳定性和准确性。
宽带腔增强吸收光谱 二氧化氮 比例积分微分温控 卡尔曼滤波 光学学报
2023, 43(24): 2430001
1 中国水利水电科学研究院, 流域水循环模拟与调控国家重点实验室, 北京 100038
2 中国水利水电科学研究院 水利部水工程建设与安全重点实验室, 北京 100038
3 中国水利水电科学研究院水电中心, 北京 100038
4 雅砻江流域水电开发有限公司, 成都 610051
温控防裂是大体积混凝土施工质量控制的重点和难点问题。介绍了大体积混凝土温控防裂智能监控技术, 首先通过建立混凝土开裂全过程仿真试验技术实现了大体积混凝土温度历程的优化设计; 然后通过实时采集拌合、浇筑、通水、保温等环节的混凝土温度信息, 构建了以温度达标为目标的实时评价和预测模型, 实现了施工过程中混凝土温度指标的精准监控和动态预警, 并自动化、智能化地调控混凝土温度。工程应用表明, 该技术可以实现对大体积混凝土温控的优化和实时监控, 提高混凝土施工质量, 效果良好, 可在同类工程中推广。
大体积混凝土 温控防裂 开裂仿真试验 智能监控 mass concrete anti-thermal cracking cracking simulation test intelligent monitoring
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, 中国科学院通用光学定标与表征重点实验室,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
针对温度效应会影响太阳光度计观测结果且温度校正系数难以获取等问题, 设计了一种基于热电制冷器 (TEC) 的全自动太阳光度计温控系统。介绍了自研全自动太阳光度计的整体设计，特别是温控系统设计, 并分析了温度对探测器响应的影响。最后对该全自动太阳光度计进行了野外测试, 在合肥地区与商用仪器CE318进行了同步观测比对, 测试结果表明全自动太阳光度计反演的气溶胶光学厚度与CE318校正后的结果一致, 偏差在0.01以内；在敦煌地区的长期测试结果表明, 在温度变化较大的长期野外观测中, 全自动太阳光度计温控系统均保持在 (25 ± 0.2) ℃内, 验证了温控系统设计的有效性和可靠性。
温控 太阳光度计 热电制冷器 气溶胶光学厚度 温度校正 temperature control sun photometer thermos-electric cooling aerosol optical depth temperature correction
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国人民解放军96035部队，吉林 吉林 132101
机载激光雷达是实现远距离大气精准监测的重要手段，CO2激光器工作谱段与部分大气污染物和化学物质吸收谱一致，是大气监测激光雷达的重要光源。面向机载要求，在控制体积重量的条件下实现−40 °C~55 °C宽温域工作是机载CO2激光器温控系统的设计难点。因此，本文提出一种以激光器性能和环境温度为设计输入，半导体热电制冷与强制风冷相结合的闭环温控方法。根据激光器、半导体热电制冷和强制风冷等的结构与传热特性，建立温控方法的有限元模型，基于此模型对激光器温控性能进行研究。对于55 °C高温环境，温控系统工作25 min后，激光器温度控制在40 °C；对于−40 °C低温环境，温控系统在工作20 min后，激光器温度控制在25 °C，满足激光器正常工作要求。根据激光器及建立的温控方法，开展高低温环境下激光器工作能力实验研究，采集实验过程中的激光器温度数据，测量高低温条件下激光输出能力。实验结果表明：实测激光器温度与有限元仿真温度数据基本吻合，两者误差小于10%；采用所提出的温控方法，激光器在高低温条件下可以正常工作，输出功率与室温条件下一致。
CO2激光器 宽温域 半导体热电制冷 散热结构 温控方法 CO2 laser wide temperature range thermo-electric cooler heat dissipation structure temperature control method
1 云南农业大学机电工程学院，云南昆明 650201
2 昆明沃特尔机电设备有限公司，云南昆明 650204
3 昆明物理研究所，云南昆明 650223
4 云南沅丰祥机电设备有限责任公司，云南昆明 650224
针对直径 4英寸碲锌镉单晶材料生长的需求，在研究国外碲锌镉晶体材料生长取得的成果基础上，自主设计了一种基于移动炉体技术的碲锌镉晶体生长炉。炉体由 4种规格的六段温控加热单元组成，采用工控机控制伺服电机来驱动滚珠丝杆直线导轨实现炉体升降，炉体内腔设置有刚玉陶瓷管及高温金属热管组成的加热炉管，通过高精度铂铑铂热电偶、欧陆、变压器及可控硅控制加热单元，基于模糊＋PID控制算法和策略来控制加热炉温的温度分布。开展了加热温度稳定性和加热控温性能实验，结果表明：炉体内腔加热温度持续控温 200 h，相同位置的温度波动±0.005℃，加热温度偏差≤ ±0.1℃；炉腔上、下部恒温区长度分别为 400 mm和 240 mm，中部温度梯度区长度约 136 mm，加热温度 1098℃附近的温度梯度为 0.92℃·mm－1。上述参数满足碲锌镉晶体生长炉的自主设计与控温性能要求。
移动炉体加热法 碲锌镉晶体 晶体生长炉 温控性能 远红外探测器 traveling heater method, CdZnTe crystal, crystal g
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093
集成太赫兹滤波器是实现集成太赫兹通信系统的基本器件之一，为了使太赫兹滤波器实现片上可调，提出了基于温控系统的太赫兹可调谐滤波器。相比于其他的太赫兹滤波器，提出的片上可调谐滤波器的调谐方法简单，尺寸小，可以很好地与其他太赫兹器件集成到晶片上。利用温控系统改变晶片的温度，再利用硅材料的热光效应改变折射率，使得微环耦合状态发生变化，从而让太赫兹滤波器的谐振峰发生漂移。在将加热片从30 ℃逐渐加温到90 ℃的过程中，太赫兹可调谐滤波器在180 GHz附近的谐振峰中心频率从180.453 GHz逐渐减小到180.224 GHz，变化范围为0.229 GHz，谐振深度从−68 dB逐渐变化为−44 dB，半高宽由原来的0.040 GHz逐渐变为0.246 GHz。
太赫兹波 滤波器 温控系统 集成太赫兹器件 terahertz filter temperature control system integrated terahertz devices 红外与激光工程
2021, 50(7): 20200365
李路 1,2,3,4庄鹏 1,2,3谢晨波 1,2,3王邦新 1,2,3邢昆明 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 中国科学院大气光学重点实验室，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 230026
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
4 皖西学院 机械与车辆工程学院，安徽 六安 237012
多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明：系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。
多普勒测风激光雷达 激光频率漂移 稳频 碘分子吸收池 温控 Doppler wind measurement lidar laser frequency drift frequency stabilization iodine molecular absorption cell temperature control 红外与激光工程
2021, 50(3): 20200289
