陈家金
- 作品数：10 被引量：40H指数：4
- 供职机构：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更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金安徽省杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：机械工程理学电子电信生物学更多>>
- 煤炭地下气化产物甲烷高温高压光谱测量技术研究
- 2025年
- 煤炭地下气化是实现煤炭清洁高效利用的一种重要途径。针对煤炭地下气化产物甲烷在高温高压环境下的检测难题,提出了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的高温高压甲烷宽谱测量及气体参数反演方法。首先,基于宽波长可调谐半导体激光器,建立了一套高温高压甲烷吸收宽谱测量系统;然后,利用该系统测量了2.05%的标准浓度甲烷气体在温度为200℃和400℃、压力为0.5×10^(6)~3.0×10^(6)Pa条件下的吸收光谱,光谱测量范围为6010~6190 cm^(−1);最后,基于吸收光谱,利用最小二乘拟合算法实现了甲烷浓度、温度、压力多参数同时反演,各参数反演结果误差均在10%以内。本工作为实现煤炭地下气化产物甲烷气体的在线检测提供了一种有效可行的手段。
- 王旭东姜黎明梅教旭王瑞峰古明思陈家金谈图王贵师刘锟高晓明
- 关键词：光谱学可调谐半导体激光吸收光谱甲烷高温高压
- 1.653μm处甲烷分子谐波探测技术研究被引量：4
- 2017年
- 谐波探测被广泛应用于激光光谱技术中,利用它可以提高探测灵敏度。利用1.653μm的分布反馈式(DFB)二极管激光器作为光源,建立了一套可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)甲烷探测装置。该装置利用由2块圆形柱面镜构成的光学多通池增加吸收光程,提高探测灵敏度。吸收池基长为15cm,在112次反射情况下,有效吸收光程达到16.8m,实现甲烷0.60×10-6(2s采样时间)的探测极限,可应用于实际大气甲烷的痕量探测。
- 刘盼雷佳捷方波陈家金赵卫雄张为俊
- 关键词：光谱学二次谐波浓度反演
- 基于便携式柱面镜多通池的二氧化碳高灵敏度探测研究被引量：4
- 2019年
- 二氧化碳作为大气中重要的温室气体,与气候变化和人类活动密切相关,因此对其浓度的探测具有重要意义。利用近红外可调谐二极管激光器结合自主设计的便携式小型化柱面镜光学多通吸收池,实现了二氧化碳气体的高灵敏探测。通过Matlab编写光线传输矩阵,优化设计了基于柱面镜的光学多通吸收池,相比于传统Herriott型多通池,具有腔镜利用面积高、在相同体积内可实现有效光程长等特点,在物理基长为15cm的情况下,实现了14m的有效光程。实验中使用中心波长为1.57μm的DFB二极管激光器,采用直接吸收光谱方法对CO_2气体进行了探测研究,并用Allan方差对系统性能进行了分析。结果表明,在平均时间为5s时,系统的探测灵敏度为33.1μL·L^(-1),平均时间为235s时,系统的探测灵敏度可达到5.3μL·L^(-1)。此外,利用该系统实现了大气中CO_2的探测,得到大气中的CO_2浓度为383.4μL·L^(-1)。基于柱面镜多通池搭建的可调谐激光吸收光谱(TDLAS)系统,结合了柱面镜多通池可在小体积内实现长光程和可调谐激光吸收光谱技术高灵敏度、高分辨率、快速响应的优点,大大减小了系统体积,提高了系统探测灵敏度,在气体探测领域有广泛的应用。
- 陈家金陈家金刘锟谈图程刚田兴高晓明
- 关键词：可调谐激光二氧化碳
- 免标定波长调制吸收光谱技术用于乙炔探测的研究被引量：8
- 2018年
- 利用近红外可调谐半导体激光器结合自主设计的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术实现了乙炔气体的痕量探测;实验中,使用中心波长为1.53μm的分布式反馈二极管激光器和有效光程为10.5m的柱面镜光学多通池,采用免标定波长调制吸收光谱技术对乙炔气体进行探测,并利用Allan方差对系统性能进行分析;对免标定波长调制吸收光谱技术与传统波长调制吸收光谱技术进行对比分析。结果表明:相比于传统的波长调制技术,免标定波长调制吸收光谱技术具有系统结构简单、灵敏度高以及浓度和光功率免标定等特点,可以提高系统的探测灵敏度和测量精度;使用免标定波长调制吸收光谱技术时,系统的测量误差小于5%,测量精度是传统波长调制技术的3.5倍,平均时间为1s时的系统探测灵敏度为0.127×10^(-6),平均时间为118s时的系统探测灵敏度可达0.031×10^(-6)。
- 陈家金王贵师刘锟谈图高晓明
- 关键词：可调谐激光乙炔
- 用于CH_4碳同位素测量装置中温压系统的设计被引量：1
- 2018年
- 为提高利用腔增强吸收光谱技术测量稳定同位素丰度的测量精度和稳定度,针对一套用于CH_4碳同位素测量装置进行了温压控制系统的设计,温压控制系统采用数据采集与集成处理等策略,实现了测量装置中温度与压强的稳定,通过实验与对比,系统温度控制30℃时,波动在0.02℃范围内,压强控制在7 k Pa下,波动在2 Pa以内,未加装温压控制系统条件下同位素丰度测量结果的标准偏差为31.406 6‰,温压控制条件下,其标准偏差仅为1.057 3‰,控制系统能有效提高其测量装置的精确度与稳定度,研究结果可为此类及同类测量装置提供借鉴参考。
- 杨刚陈家金王贵师谈图高晓明程刚
- 关键词：同位素丰度温度控制压力控制
- 基于柱面镜光学多通池的CH_4高灵敏度探测被引量：16
- 2015年
- 光学多通池被广泛应用于吸收光谱气体检测中,用来增加吸收光程,提高探测灵敏度。提出了一种由两块圆型柱面镜构成的光学多通池,其结构紧凑,镜面有效利用率高,相比传统相同基长的多通池可实现的光程有很大的增加。通过调节前后两柱面镜的间距和相对旋转角度,可得到不同的光斑分布,实现不同的光程。实验中使用1.653μm的分布反馈式二极管激光器作为光源,采用直接吸收光谱方法对CH4气体进行了探测,在气体有效吸收光程为13.8 m的情况下,检测极限达到了0.68μmol/mol,并利用该系统实现了大气中的CH4探测。
- 陈家金赵卫雄高晓明张为俊
- 关键词：光谱学吸收光谱
- 柱面镜光学多通池的设计及在痕量气体探测中的应用
- 可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy)具有高灵敏度、高分辨率和快速响应等优点，在痕量气体探测方面有着广泛的应用。TDLAS作为气体检测的先进手...
- 陈家金
- 关键词：激光吸收光谱甲烷二氧化碳
- 文献传递
- 基于离轴积分腔的海水溶解气体实时检测技术研究被引量：2
- 2022年
- 海水水合物富集区的特征分析可作为深海可燃冰勘探的重要依据。为了实时分析海水溶解气体,采用离轴积分腔输出光谱技术(ICOS)对利用膜分离获得的溶解气体进行了实时检测。实验搭建了适合深海走航观测的精密光谱分析仪器,并进行了理论分析和实验验证,实验得到CH_(4)的浓度(体积比)探测范围为1.073×10^(−8)∼1×10^(−3),CO_(2)的浓度(体积比)探测范围为3.39×10^(−6)∼1×10^(−2),CH_(4)同位素丰度的测量精度为1.2‰,CO_(2)同位素丰度的测量精度为1.74‰。实验结果表明,系统具有良好的灵敏度和稳定性,可以实现深海连续走航观测。
- 丁伯坤邵李刚王坤阳陈家金王贵师刘锟梅教旭谈图高晓明
- 关键词：光谱学
- QEPAS系统中石英音叉模态仿真计算与研究被引量：3
- 2019年
- 对石英音叉增强型光声光谱(QEPAS)系统中常用的石英音叉进行了有限元模态计算,获得石英音叉前6阶振型与模态频率,认知了第4阶对称摆动振型为有效振动,利用单因素法分析了石英音叉的音臂长度l1、音臂宽度w1、音臂厚度t、音臂切角θ、音臂圆孔直径d及音臂圆孔高度h对低阶有效共振频率(Fre)的影响,敏感度依次为:l1> w1>d>θ>t>h,考虑实际设计情形,筛选出了l1,w1,d与h四个石英音叉设计变量,采用Box-Behnken实验设计方案与RSM(response surface methodology)方法,以Fre为函数目标,建立l1,w1,d与h的二次回归响应面模型,得到了参数之间的交互作用,利用Design-Expert软件对响应面模型进行设计参数反求,结果表明,在15 000 Hz≤Fre≤25 000 Hz计算区域内误差较小,基本满足QEPAS系统的计算需求,所提出的研究与设计方法具有一定通用性,可为QEPAS系统中石英音叉结构参数设计提供参考。
- 程刚程刚程刚曹亚南田兴陈家金曹亚南高晓明
- 关键词：光声光谱石英音叉模态响应面法
- 基于长光程激光吸收光谱痕量气体及同位素探测技术研究
- 随着可调谐半导体激光器、探测器等电子元器件性能的不断完善，激光吸收光谱技术在光谱分辨率和检测灵敏度方面有了很大的提高。近些年，气体检测新方法的不断出现，加快了基于激光吸收光谱技术测量仪器的工程化和实用化，在大气环境监测、...
- 陈家金
- 关键词：激光吸收光谱电路设计痕量气体同位素
- 文献传递
