可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)是一种非侵入式光谱检测技术, 具有高选择性、 高响应性和高分辨率等特点。 根据分子光谱吸收原理, 被检测气体所处环境温度的改变会引起分子吸收谱线强度的变化, 进而影响气体浓度反演的准确性。 为提高气体在高温背景下浓度测量的准确性和真实性, 选取工业过程常见的一氧化碳(CO)为目标气体, 设计了基于波长调制技术多温度梯度(室温14～1 100 ℃)的气体吸收光谱检测实验, 与HITRAN数据库中光谱参数进行对比, 并对结果进行校正和分析。 同时, 以探测信号有效扫描区域的线性度、 标准差和残差平方和等参数为依据, 分析了不同材质的窗片对高温实验的影响, 通过升降温实验数据的分析, 选择了降温梯度测量作为高温实验的最佳控温顺序。 经过对标准浓度的CO进行高温实验, 发现随着温度的升高, 二次谐波(2f)幅值和吸收线强有相一致的下降趋势, 符合理论公式的变化规律。 经过分析校正后的2f幅值和温度呈现非相关性, 实现了热背景下光谱检测的校正, 验证了变温时2f幅值校正的准确性。 该研究为光谱检测技术在高温背景下实际应用提供了一定的参考, 尤其是对高精度工业炉内气体燃烧效率的动态评估具有极其重要的意义。

近红外波段的气体吸收强度低,不利于痕量气体的测量。利用分子在中红外波段的基频吸收特性,使用单个新型室温连续输出量子级联激光器(CW-QCL)结合波长调制光谱技术(WMS)和长程光学吸收池,建立了一套高灵敏度和高精度的大气多组分温室气体同时检测的激光光谱系统。该系统的输出波数范围为2202.8~2205.6 cm ^-1,覆盖了CO、N₂O和H₂O的中心吸收谱线。实验测试结果表明:在1 s的时间分辨率下,CO、N₂O和H₂O的测量精度分别为1.83×10 ^-8,1.86×10 ^-9,1.19×10 ^-4;当满足最佳积分时间(100 s)时,系统的最低检测限可以达到1.8×10 ^-9(CO),0.16×10 ^-9(N₂O),1.5×10 ^-5(H₂O)。通过长时间测量和分析可知,所提系统部件简单,使用方便,满足大气多组分气体长时间测量要求,可广泛应用于大气化学和温室气体等领域的高灵敏检测研究。

根据比尔定律,物体向周围空间的热辐射量分布与辐射方向成余弦关系。 由于被测目标与探测器的相对位置关系,导致探测器接收到的红外辐射量存在差异,对红外辐射测温带来误差。为解决这个问题,计算目标空间位置 与探测器角系数之间的定量关系;建立红外辐射量的理论修正模型,通过建立的修正模型对目标辐射到探测器的辐射量进行定量补偿; 利用红外像探测器对均匀光源辐射量进行采集实验来验证上述方法。实验结果表明,随着探测器与均匀光源相对角度的增加,探测器 在不同θ角下对均匀光源进行测量的灰度值明显降低。对探测器测量值进行补偿后,相对误差小于4%。此方法提高了红外辐射 测温的精度,提高了测试技术的稳定性,对红外辐射测温的误差修正具有一定的指导价值。

在比色测温中,高温背景辐射对准确测量目标温度有很大的干扰,利用蒙特卡洛法通过概率 分布模拟背景辐射的发射位置、辐射方向和反射或吸收特性,统计被测量目标反射并被探测 器检测到的辐射能束,与理论辐射差值相比较,检验其准确性。在此基础上,提出一种在复杂 环境下消除高温背景辐射影响、提高测温精度的方法。

被动红外与主动微波组合的探测器是一种双监探测器,从双监探测器工作机理出发,得出了防爆箱探测窗口基本技术要求,并在此基础上对 各类窗口材料进行了计算分析及细节设计,实现了双监探测器的主动微波及被动远红外信号低损耗通过。所设计的防爆箱,解决了双监探测 器在具有防爆性要求环境中的应用难题,对提升易燃易爆等危险环境下的防入侵监测技术水平有着重要的意义。

热辐射测量技术中,红外探测器的非线性效应导致对目标红外辐射测量时存在一定误差。 依据黑体辐射定律,理论计算得出黑体在不同温度、一定波长带宽下的热辐射量曲线,实验测得同样参数 下红外探测器检测到的热辐射量。利用理论曲线对探测器的检测曲线进行修正,校正探测器非线性效应, 提高热辐射测温的测量精度。