一、高速高精度多谱线光谱诊断系统的研究（论文文献综述）
刘志伟[1]（2021）在《近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用》文中认为本论文选题来源于国家重点研发计划项目:《近海底高精度水合物探测技术》（编号:2016YFC0303900）。海水溶解二氧化碳（CO2）是地球碳循环的主要载体之一,由于时刻同大气进行着交换作用,因此与全球气候、环境状况息息相关;另外,海水中CO2的含量及碳同位素特征分布信息,对于海洋生物和化学过程的探究有着重要的指导意义,可促进海洋生态环境监测、海底沉积资源勘探等科学领域的快速发展。随着近年来人们对海洋探索的不断深入,基于地球化学手段进行海水溶解气体的原位定量探测,逐步成为海洋科学中一个重点突破方向,相关探测技术需要具有高精度、多分析参量、快速响应、长时间持续测量等特点,并可逐渐适应近海底深水区的应用场景。可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）技术是目前发展较为成熟的痕量气体检测方法,相比于现有的海水溶解气体原位探测技术,具有系统结构简单、选择性好、响应速度快等优势,同时采用中红外波段的分子吸收谱线可以达到ppbv（parts per billion in volume,十亿分之一体积分数）量级的超高测量精度。结合高效率气液分离装置,基于TDLAS技术的气体检测仪器有着较大的深海气体原位探测应用潜力。面向近海底CO2气体含量及碳同位素丰度(δ13CO2)的高精度原位测量,本论文研制了高分子脱气膜辅助下的中红外激光波长调制光谱（Wavelength Modulation Spectroscopy,WMS）气体传感系统,研究工作在海洋地球化学分析领域具有十分重大的意义。针对仪器在深海环境下应用所面临的关键问题,对传感系统进行了详细的技术研究与优化。基于4319 nm附近的CO2同位素分子吸收谱线组,使用带间级联激光器（Interband cascade laser,ICL）作为激光源,结合多次反射型吸收池（Multi-pass cell,MPC）,设计了体积最小化的紧凑型自由空间激光光路结构,解决了大气中高浓度的CO2背景吸收的影响,使系统得以小型化集成,且检测过程对外界气体环境的干扰免疫;研制了基于脱气膜装置的水中溶解气体采样分析系统,能够高精度实时控制气体分析环境的温度和压强;针对不同待测气源的气量条件,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,提高系统在不同环境下的应用能力;设定吸收池检测压强为40 Torr,从而独立提取不同的分子谱线;基于数字信号处理器（Digital signal processor,DSP）研制了小型化、低功耗的系统主控电路,以其为系统控制核心,提出了用于宽动态范围CO2浓度测量和δ13CO2同步分析的多谱线复用光谱信号处理方案;设计了系统在水下的自动工作流程和控制程序,开发了Lab VIEW甲板上位机数据监测及仪器控制平台,并制定了仪器与上位机之间的RS-485远距离通信协议;面向深海实际应用,先后设计并集成了两代传感器样机,通过精密的机械设计,第二代海试样机实现了内部空间的最大利用率,所集成长方体仪器的外形尺寸为836×175×150 mm3。基于多谱线复用方案,所研制传感器的准确CO2浓度测量区间为0～500 ppmv（parts per million in volume,百万分之一体积分数）。在2 s的原始数据输出间隔条件下,其探测下限达到0.72 ppbv,接近TDLAS技术的光谱检测极限精度。在50～400 ppmv的CO2浓度范围内,可进行较为准确的δ13CO2分析,对于不同的样品浓度,δ13CO2的检测灵敏度有所差异,经实验表征,仪器最佳的δ13CO2分析灵敏度在50 s的平均时间条件下为0.769‰。通过对气体采样分析系统参数的优化,动态气流分析模式与脉冲式进样的静态气体分析模式的响应时间均不足1min,分别为30 s、47.5 s。所提出的静态气体分析模式不仅使传感器在气量不充足的情况下仍能正常工作,还可进一步扩大传感器的CO2浓度测量范围,并且测量范围可以通过自主开发的软件程序自动调整。通过科考船拖曳的方式,集成的传感器样机在中国南海神狐海域进行了实地应用试验,试验环境为2000 m深的近海底,主要面向海底天然气水合物矿产资源的勘探。传感器在下潜阶段实时测量了海水溶解CO2的浓度及δ13CO2值。在试验的全过程中,传感器工作状态良好并实时上传了测量数据。这也是中红外TDLAS气体传感技术首次在深海原位气体探测上的成功应用。与现有的国外相关商用仪器对比,所研制的CO2传感器在多项重要性能指标上处于先进水平,表明了仪器高精度、快速响应、多分析参量的海洋溶解气体原位探测能力,展示了该项研究不同寻常的发展前景。本论文工作的创新点在于:1、为了减小仪器体积、实现近海底深海探测应用,研制了ICL专用的多自由度精密光学调整架,设计了基于中红外ICL光源的紧凑型直线式光路结构,最大程度地简化了光学系统结构,同时提升了机械稳定性,实现了仪器的小型化集成。2、为了避免空间光路中常压大气高浓度的CO2气体对低压气室内极低浓度CO2样品检测存在的干扰,提出了强大气背景吸收下优化波长调制深度的方法,通过多项式拟合提取并扣除了二次谐波（2f）光谱信号中的背景谐波成分,提高了检测精度。3、针对深海环境不同气液分离效率和溶解气量可能造成的气体样品量不足的问题,提出了双模式气体吸收池低压调控机制,在传统PID（Proportional-Integral-Derivative,比例-积分-微分）动态压力控制模式的基础上,设计了新型脉冲式进样的静态气体分析模式,可以适应微小气量的气源条件;同时,通过引入载气增加了浓度检测范围,扩展了量程。4、研制了用于深海溶解气体原位探测的传感系统,达到ppbv量级的CO2浓度探测下限和小于1‰的δ13CO2分析精度,同国际上现有的海水溶解CO2探测仪器相比,该指标处于先进水平;利用该仪器在中国南海神狐海域开展了2000m深海的应用试验,这是中红外TDLAS气体传感器首次应用于深海原位气体探测。
王学龙[2]（2021）在《基于标准温度法的变极性等离子弧焊电弧温度场研究》文中提出变极性等离子弧（Variable polarity plasma arc,VPPA）焊由于电弧能量集中并且具有阴极清理作用在厚板铝合金的焊接中被广泛使用。焊接电弧作为电能向热能转换的载体,其内部具有丰富的特征信息。本文以等离子电弧为研究对象,根据电弧等离子体光谱诊断理论,利用标准温度法对等离子电弧稳态以及瞬态电弧温度分布进行研究,获取电弧能量传输过程深层次信息,为改善焊接质量、提高生产效率提供了理论基础。建立了基于光谱仪以及高速摄像加窄带滤波片的电弧光谱采集系统。对稳态等离子电弧诊断,在相同条件下分别采用光谱仪和高速摄像加窄带滤波片的电弧光谱采集系统得到的电弧温度分布具有良好的一致性。而对于随时间周期性变化的变极性等离子弧,使用光谱仪将无法满足其对时间分辨率的要求。因此,本文采用具有高时间分辨率和空间分辨率的高速摄像采集方式获取等离子电弧瞬态完整空间信息。选用Ar I794.8nm为特征谱线,采用Abel逆变换对经预处理的谱线强度进行发射系数恢复,获得了直流等离子电弧的温度分布。焊接电流从90A增大到150A,高温区面积逐渐增大并向阳极移动,电弧最高温度从18300K增大到19800K。随弧长的增加电弧热收缩效应加强,弧柱区随弧长增加弧柱直径减小,温度梯度增加,而弧长变化对电弧阴极区和阳极区温度以及电弧最高温度的影响有限。电弧形态会受到离子气流量的影响,气流量从2L/min增大到6.5L/min,电弧最高温度逐渐升高,当气流量增加到8L/min时,由于气流量过大影响电弧稳定性,电弧温度场的高温区域减小。在直流等离子电弧温度场的基础上进一步研究变极性等离子电弧。电源极性转变期间电弧温度相比于直流等离子电弧发生显着变化。正、反极性电流均为150A时电弧最高温度分别为19500K和16170K,正极性、反极性过渡时刻电弧的温度滞后于电流的变化,完成极性转变需1-2ms。工件为阳极时,电流下降沿在近“零”处的等离子体温度较上升沿略低。研究正反极性电流占比与时间占比变化时的电弧能量。当正反极性电流占比从0增加到20时,电弧阳极区最高温度从16170K增加到了16939K,进一步增加正反极性电流占比,阳极区最高温度增加程度有限;正反极性时间占比对反极性电弧能量有显着影响,电弧由温度较高的正极性向温度较低的反极性转变时存在明显的热惯性,反极性电弧需要一定时间才能达到稳定的铝阴极电弧温度,正反极性时间占比增加到-2后电弧能量将不会持续降低。
蔡鹏程[3]（2021）在《高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究》文中研究表明空天飞机、高速导弹、宇宙飞船等高超声速飞行器在再入大气层的过程中,与大气分子碰撞和摩擦发生电离,产生等离子体,使得飞行器表面包裹一定厚度的“等离子体鞘套”,对飞行器通信造成障碍,产生“黑障”现象。同时,高速的碰撞摩擦使飞行器壳体驻点处温度达到几千K,容易导致机体材料结构强度减弱外形受损甚至解体,即“热障”现象。目前,高超声速飞行器运行时的“黑障”和“热障”问题仍然是尚未逾越的障碍,严重威胁飞行器和航天员的安全。“等离子体鞘套”的电子密度、电子温度、电子振荡频率以及飞行器表面的温度和发射率是解决“黑障”和“热障”问题的重要基础参数,然而再入过程中的复杂环境为这些参数的直接测量带来了巨大的困难。光谱法具有信息丰富、响应速度快、灵敏度高、可远距离探测等优点,可用于复杂环境下目标参数的获取。本文采用光谱探测与分析技术,对高超声速流中气体分子与陶瓷靶的碰撞光谱特性展开研究。设计并搭建了高精度小视场光谱探测系统,测量了风洞中高超声速气流与陶瓷靶作用全过程中的光谱,基于分离出的等离子体光谱计算了等离子体中电子温度、电子密度和电子振荡频率,基于热辐射光谱反演了陶瓷靶与高速气流作用过程中温度与光谱发射率的变化规律。目前对高超声速飞行过程中产生的等离子体通常采用平衡态高温等离子体统计模型萨哈方程描述,然而,实际再入过程中平衡态和非平衡态同时存在,等离子体的产生机理更为复杂,一部分来源于高温电离,另一部分来源于飞行器与气体分子的碰撞电离。因此,单一的采用萨哈方程描述该过程是不全面的。本文考虑了等效高速气体来流中分子的动能、势能以及分子与陶瓷靶面的相互作用势,建立薛定谔方程,描述了气体分子与陶瓷靶作用的能量转移过程,同时根据氮原子与硅原子的能级结构考虑选择定则,给出了部分原子谱线的跃迁波长,为后续光谱指认提供了参考。根据高超声速目标再入过程中“黑障”和“热障”光谱探测的实际需求,设计搭建了小视场宽波段光谱探测系统并进行了标定,首次获得了风洞中高超声速气流与耐高温石英复合陶瓷作用全过程的辐射光谱。高速气流速度分别为5 Ma、7 Ma和10Ma,光谱探测波段为0.2μm～15μm。碰撞光谱特性分析结果表明:在可见光波段,光谱由叠加在一起的连续热辐射谱和等离体线状谱组成;在近红外和中红外波段,光谱主要体现为连续的热辐射光谱特征。光谱信息可用于等离子体参数以及靶材温度和光谱发射率的反演。对于等离子体光谱,结合NIST光谱数据库,分别对风洞中来流光谱以及驻点处来流与陶瓷靶相互作用光谱进行了分析和指认。结果表明,1、来流的等离子体光谱中只包含了氮、氧原子的发射谱线,而碰撞光谱中除了氮、氧原子的特征发射谱线外,还探测到硅的特征谱线,说明靶体材料原子已被激发电离。2、根据玻尔兹曼斜线法,选取高速气流（5 Ma）与两种靶材（石英复合陶瓷和碳化硅陶瓷）碰撞产生的等离子体光谱中共有的N I 746.8 nm、N I 821.6 nm和N I 904.5 nm三条谱线,分别计算气流与两种靶材作用（石英复合陶瓷0 ms～400 ms,碳化硅陶瓷0 s～980 s）的电子温度:对于石英复合陶瓷靶材,电子温度最低值为11264 K,出现在160 ms时,最大值19323K,出现在320 ms时;对于碳化硅陶瓷靶材,电子温度在100 s时达到最低值13289K,700s时为最大值15282 K。可以看出,与石英复合陶瓷相比,碳化硅陶瓷靶材的电子温度极差值小了约6000 K,相对稳定。3、根据Stark展宽机制,计算了驻点处高速气流（5 Ma）与两种靶材碰撞过程产生的等离子体的电子密度:靶材为石英复合陶瓷时,选择光谱中来源于靶材的Si I 577.2 nm和来源于来流的O I 777.2 nm谱线进行计算,得到驻点处电子密度分别为1.31×1017 cm-3～4.19×1017 cm-3和4.26×1017 cm-3～4.99×1017 cm-3;当碳化硅陶瓷为靶材时,基于Si I 794.2 nm和O I 777.2 nm谱线,计算得到的电子密度分别为4.21×1016 cm-3～5.97×1016 cm-3和1.66×1017 cm-3～1.81×1017cm-3。4、根据朗谬尔振荡给出了两种热防护材料驻点处电子振荡频率。对于热辐射光谱,首先根据普朗克定律,分别对风洞中高超声速气流与两种靶材相互作用的热辐射光谱进行拟合,并基于相似波长算法给出了附面层及靶材表面的温度。发现当速度为5 Ma的高速气流作用于石英复合陶瓷靶时,在初始阶段其附面层温度为7361 K,而靶材为碳化硅陶瓷时该温度为9881 K。其次,根据两种靶材的实际应用环境及再入经历,分别计算不同气动状态下两种陶瓷靶材的靶面温度。对于石英复合陶瓷靶材,设置了上升阶段5 Ma、7 Ma、10 Ma以及下降阶段7 Ma、5 Ma五个不同气流速度,每个气流速度持续10s,基于这五个阶段的光谱计算可得,气流速度上升段5 Ma时靶面温度为2063 K,7 Ma时靶面温度为2362 K,10 Ma时靶面温度达到了2821 K,在气流速度下降段7 Ma时靶面温度为2472 K,5 Ma时靶面温度为2033K;当靶材为碳化硅陶瓷时,采用5 Ma高超声气流持续作用,从第300 s开始等间隔选取4个时刻光谱,计算得到的靶面温度波动不大,约为1284 K±5 K。同时,基于发射率缓变特性的相似波长算法给出了可见、近红外和中红外波段的光谱发射率,并计算了发射率测量的不确定度和相对误差。这份研究对高超声速目标再入过程这种极端复杂环境下“黑障”和“热障”参数的获取提供了一种新的技术手段,对“黑障”和“热障”问题的解决具有一定的参考意义。
徐翔[4]（2020）在《水下湿法焊接电弧等离子体温度及其组分研究》文中进行了进一步梳理水下湿法焊接技术近年来得到了越来越广泛的应用,在水中铺设管道、水下构件的修补、舰船的水下维修等都离不开水下湿法焊接技术,但水下湿法焊接工作环境复杂,焊接效果往往很不理想,很多研究都致力于从工艺方面进行改善从而提高水下湿法焊接质量,而对水下焊接的电弧的产生机理的相关研究则比较少,此外水下湿法焊接电弧等离子体组分直接影响焊接稳定性和焊接质量,但对水下湿法焊接电弧等离子体组分的相关研究一直很少,更缺乏从光谱层面对水下湿法焊接电弧等离子体组分进行诊断研究。基于此,本文利用光谱分析的方法对水下湿法焊接引弧过程的电弧等离子体温度和电子数密度进行了研究,其计算结果可以为进一步从电弧物理的角度探寻水下湿法焊接引弧过程的物理本质,引导并寻求更有效的引弧方法提供重要参考;进一步利用光谱诊断的方法,结合水下湿法焊接的电弧燃烧过程,确定了计算电弧等离子体组分所需要考虑的主要元素,在此基础上,通过牛顿迭代法求解由Saha方程、电荷准中性和方程原子守恒方程组成的方程组,计算得到各组分粒子的数密度。计算结果为从机理层面对水下湿法的电弧进行研究奠定了基础,也为进一步对水下湿法焊接电弧热力学属性及辐射属性等参数的研究提供了理论依据。主要工作如下:第一章:介绍了水下湿法焊接技术国内外研究现状及发展趋势,同时提出了本文的工作内容、研究重点及难点。第二章:介绍了计算水下湿法焊接电弧光谱诊断的理论基础,阐述了引弧过程等离子体温度及电子数密度的计算方法,介绍了电弧等离子组分的计算原理。第三章:搭建了水下湿法焊接电弧光谱诊断实验平台,介绍了平台的各个组成部分,重点描述了电弧光谱诊断系统工作过程。第四章:计算了不同水深条件下水下湿法焊接引弧过程电弧等离子温度及电子数密度,进行了相关分析,计算了流水条件下引弧过程电弧等离子温度及电子数密度并与静水条件进行了对比分析。第五章:在分析水下湿法焊接反应过程的基础上,结合水下湿法焊接电弧光谱诊断的信息,确定了计算中要考虑的电弧等离子组分的18种粒子,计算了各粒子的配分函数,再通过求解由沙哈方程、解离电离方程、准中性方程、气体压力平衡方程等组成的方程组,经MATLAB程序迭代求解出各个粒子的数密度,分别计算了0.3m、20m及40m水深条件下各个粒子的数密度并进行了相关分析。第六章:总结全文工作,分析不足之处,展望后续工作。
申婷婷[5]（2020）在《水稻叶片逆境胁迫生理与重金属信息快速检测方法研究》文中提出水稻是我国重要粮食作物,种植面积约占世界水稻总面积的1/6。水稻种植过程中,重金属污染会严重毒害水稻组织,激发逆境生理响应抵御重金属胁迫伤害,影响植株正常生长,造成水稻产量品质下降。重金属从生态环境向水稻根-茎-叶-籽粒组织进行传递积累,通过食物链影响人体健康。快速检测重金属污染胁迫下水稻叶片逆境生理信息和重金属积累规律,既有利于及时有效监测水稻生长逆境胁迫效应和重金属污染,又便于水稻绿色生产的精准管理和调控,保证粮食安全。本研究综合应用高光谱成像技术和激光诱导击穿光谱技术,重点开展重金属（Cd、Cu）胁迫下水稻叶片逆境生理信息和重金属积累量快速检测方法研究,构建水稻叶片还原型抗坏血酸（As A）、还原型谷胱甘肽（GSH）和游离脯氨酸（FP）等逆境生理信息高光谱快速检测方法和可视化技术,研究基于不同激光波长、环境气氛和热解处理的水稻叶片重金属Cd和Cu快速定量检测方法,构建重金属元素特征指数检测方法体系,实现重金属早期胁迫下水稻叶片逆境生理和重金属元素的快速检测。主要研究结论如下:（1）建立了重金属胁迫下水稻叶片逆境生理信息的高光谱成像快速检测方法和分布可视化模型。应用高光谱成像技术跟踪检测了不同重金属胁迫（Cd和Cu）、胁迫时间（5、10、15和20 d）、胁迫浓度（0、5、25、50和100μM）下水稻叶片生理信息As A、GSH和FP含量变化,发现随胁迫时间增加As A和GSH含量间相关性逐渐增加,叶片光谱强度呈显着性差异。建立了基于全谱和特征变量的偏最小二乘（PLS）、最小二乘支持向量机（LS-SVM）和极限学习机（ELM）模型,实现了As A、FP和GSH含量快速定量检测模型,Cd胁迫下全谱模型Rp分别为0.9623、0.9566和0.9190,Cu胁迫下全谱模型Rp分别为0.8965、0.9501和0.9082;采用遗传算法（GA）、竞争性自适应加权采样法（CARS）和PLS加权回归系数（Bw）三种特征变量筛选方法,Cd胁迫下最佳模型Rp分别为0.9684、0.9624和0.9426,Cu胁迫下最佳模型Rp分别为0.9235、0.9576和0.104;应用最佳检测模型,实现了水稻叶片As A、FP和GSH含量可视化分布。（2）建立了三种不同激光波长参量优化的水稻叶片Cd和Cu元素LIBS检测方法。采用三种（1064、532和266 nm）激光波长,系统分析比较了不同延时时间和激光能量下Cd和Cu信号强度、稳定性（相对标准偏差）和灵敏性（SBR和SNR）变化规律及对等离子体温度和密度的影响规律,确定了LIBS最优系统参量,建立了水稻叶片重金属快速定量检测的单变量和多变量模型。结果表明,检测Cd的三种波长（1064、532和266 nm）最优延时时间均为2μs,能量分别为80、80和21 m J,波长为532 nm时PLS模型预测精度最高,Rp为0.9883;检测Cu的三种波长（1064、532和266 nm）最优延时时间均为3μs,能量分别为80、80和21 m J,波长为266 nm时PLS模型预测精度最高,Rp为0.9813。（3）提出了基于氩气环境调控增强的水稻叶片Cd和Cu元素LIBS快速定量检测方法。研发了氩气环境调控装置,探明了氩气环境和空气环境下Cd和Cu信号随延时时间和激光能量变化规律,明确氩气环境可明显提升Cd和Cu信号强度、SBR和SNR,比空气环境下信号增强3倍以上;确定了氩气环境下Cd和Cu检测最佳延时时间均为3μs,积分时间分别为9和16μs,激光能量分别为80和21 m J。建立了氩气环境下水稻叶片Cd和Cu的定量检测模型,单变量分析下Cd I 228.80 nm最佳检测效果Rp为0.9809,多变量分析下LS-SVM模型最佳检测精度Rp为0.9913;单变量分析下Cu I 327.39最佳检测效果Rp为0.9485,多变量分析下PLS模型最佳检测精度Rp为0.9655。（4）提出了基于热解处理信号增强的水稻叶片Cd和Cu元素LIBS快速定量检测方法。探明了不同热解升温速率、升温终点温度对Cd和Cu信号强度、稳定性和灵敏性的影响规律,发现热解处理可以明显降低水稻叶片检测的RSD,稳定性明显增强,SBR和SNR逐渐增加,确定Cd和Cu最佳升温速率均为10℃/min,终点温度均为300℃。建立了热解处理质量损失率换算模型和重金属含量定量检测模型,单变量分析中Cd I 228.80nm最佳预测Rp为0.9801,多变量分析下LS-SVM模型最佳预测Rp为0.9933;单变量分析下Cu I 327.39最佳预测Rp为0.9598,多变量分析下PLS模型最佳预测Rp为0.9853。（5）建立了水稻叶片Cd和Cu元素LIBS特征指数方法体系。通过LIBS全光谱变量挖掘发现,水稻叶片Cd在211.48-232.46 nm波段LS-SVM模型最佳Rp为0.8949,Cu在319.48-339.95 nm波段PLS模型最佳Rp为0.9557;建立了区间偏最小二乘（i PLS）、后向间隔偏最小二乘算法（bi PLS）、GA和Bw特征变量筛选定量模型,结果表明单色仪光谱下i PLS筛选85个变量获得Cd最佳检测模型Rp为0.9425,中阶梯光谱下bi PLS筛选1835个变量获得Cu最佳检测模型Rp为0.9383;首次构建了Cd和Cu定量检测的特征指数模型,其中基于i PLS-GA的特征指数Cd1最高Rp为0.9259,基于i PLS-Bw的特征指数Cu3最高Rp为0.9540。构建了全光谱分析、特征变量筛选、灵敏谱线定位、元素特征指数构建的重金属LIBS快速定量检测方法体系,有利于作物重金属污染检测和防治。
王振[6]（2020）在《可调谐激光吸收光谱高灵敏度测量方法及应用研究》文中进行了进一步梳理气体浓度的在线检测在环境保护、能源高效利用、工业生产安全中发挥着十分重要的作用,其中快速、免标定、高灵敏度、非接触的光学气体检测技术已成为当前气体浓度在线检测技术的重要发展方向之一。本文的研究工作主要围绕光学气体检测技术中两种常用的光谱技术（直接吸收光谱（DAS）和扫腔的连续波腔衰荡光谱（S-CRDS））及其应用来展开。1)针对传统DAS中基线拟合误差较大、三角波或锯齿波扫描频率较低导致测量光谱信噪比较低的问题,基于波长调制光谱（WMS）谐波分析思想,提出了波长调制-直接吸收光谱（WM-DAS）方法。该方法采用正弦扫描、傅里叶级数复现吸收率函数和基线与吸收率同步拟合的方式,能够有效提升光谱信噪比,吸收率函数拟合的残差标准差相比传统DAS减小一个数量级。大气痕量气体CH4和CO2在线监测、CO谱线物理常数标定和平面火焰CO温度测量实验表明该方法与高灵敏的S-CRDS测量结果相一致,并具有测量速度快、稳定性高的优点。2)针对宽量程气体浓度检测需求,提出了宽量程、免标定的气体浓度检测方法。该方法结合WM-DAS和CRDS技术的优点,可测量的CO气体量程跨越4个数量级,并利用WM-DAS测量结果来校准CRDS的基线衰荡时间,实现了基线衰荡时间免标定。3)针对传统S-CRDS中激光波长抖动导致的谱线两翼噪声问题,基于谐波分析与傅里叶变换思想,提出了基于傅里叶变换的波长扫描腔衰荡光谱（FWS-CRDS）。该方法采用波长连续扫描和快速扫腔的方式,利用傅里叶特征频谱重构吸收光谱,能够有效减小谱线两翼处噪声（尤其是周期性噪声）的影响。CO和CO2谱线参数标定结果表明该方法与传统S-CRDS测量结果一致但减小了不确定度,光谱信噪比提升了4倍以上,且平面火焰中OH浓度测量实验表明该方法具有抗干扰、高灵敏、操作简单的优点。本文提出的WM-DAS能有效减小传统DAS吸收率函数拟合的残差标准差,FWS-CRDS方法能有效减小传统S-CRDS中激光波长抖动噪声进而提升测量灵敏度及稳定性,并基于上述方法提出了宽量程、免标定的气体浓度高灵敏度检测方法,为高灵敏、免标定及宽量程气体检测仪的研发提供了理论和技术支持。
刘嘉霖[7]（2020）在《PCD材料放电加工等离子体特性及去除机理研究》文中研究指明聚晶金刚石（Polycrystalline diamond,PCD）具有超高的硬度、良好的强度和韧性,常与硬质合金基体通过超高压高温技术合成为聚晶金刚石复合片材料（Polycrystalline Diamond Compact,简称PDC）,作为机加工用刀坯材料,广泛应用于航空航天、集成电路、半导体、汽车工业和木材加工等制造业领域。PCD刀具具有超高的硬度和耐磨性,但导电性较差,利用机械磨削和放电加工对其进行成形、刃磨加工时存在难以同时满足高加工效率和良好表面质量的矛盾问题。另外,加工后PCD表面的热影响层将影响PCD刀具的加工精度和使用性能,这是目前PCD刀具制造领域普遍存在的共性问题,同时也是制约PCD 刀具向更多领域推广应用的重要因素。本文对目前PCD材料EDG加工中存在的关于PCD表面金刚石去除机理不清晰、EDG加工效率和表面质量不可兼得、加工后PCD表面存在热影响层等问题进行深入系统地基础理论和实验研究工作。其主要研究工作如下:（1）EDG加工等离子体诊断系统设计针对PCD材料EDG加工时瞬时、高频的放电脉冲特点和复杂、微小的工况环境,采用优化后的三透镜准直系统、光纤传导装置和光谱仪,设计开发了适应于PCD材料EDG加工的等离子体诊断系统,该系统具有较高强度和分辨率,具备连续脉冲条件下的在线检测能力,使EDG微弱光信号处理和分析、EDG加工极间等离子体时间和空间特性在线检测成为可能。研究发现,光谱仪的狭缝尺寸是影响最终特征光谱峰强的主要因素;2000μs连续脉冲加工时等离子体特征光谱,以及极间不同区域的等离子体特征光谱随加工时间的进行谱线强度发生改变,表明EDG加工过程中不同时间、不同位置的等离子体特性存在一定差异。（2）PCD材料EDG加工等离子体特性研究对PCD材料进行EDG加工时,极间等离子体通道中的粒子群是将放电能转换为热能的重要能量载体,可通过表征极间等离子体物理特性反映EDG加工过程中放电行为的变化情况。研究发现,PCD材料EDG加工等离子体成分由电极材料和放电介质组成,主要有来源于紫铜电极的Cu元素、来源于PCD工件电极的C、Co、W元素和来源于去离子水放电介质的H、O元素;采用双谱线法计算等离子体温度,在2000μs内等离子体通道温度区间为8000-8300K,等离子体通道中接近PCD电极端温度最高为8120K-8235K,通道中心温度次之为8080K-8170K,工具电极表面温度最低为8110K-8205K,PCD工件温度高于电极表面温度;利用实时Stark展宽效应计算PCD材料EDG加工时等离子体体系的电子密度,密度区间为2.5·1016-5.6·1016cm-1,PCD正极电子密度是工具负极的将近6倍;研究EDG放电工艺参数对等离子体特性的影响规律,得出增加峰值电流能够显着增加PCD中C元素的去除量;放电脉宽增大则加剧电极损耗;击穿电压对PCD去除量和电极损耗影响有限,但击穿电压增大能够提高等离子体通道中的电子密度;提高工具电极转速也能够提高PCD的去除量,当电极转速达到600rad/min以上时能够加速极间的冷却作用。（3）PCD表面热影响层形成过程、结构与性能研究根据PCD材料EDG加工的放电行为和极间温度特性,对PCD表面热影响层的形成机理、结构与性能进行实验研究。研究结果表明,PCD层EDG加工时放电蚀坑集中于导电性较好的Co聚集区,PCD层中金刚石表面不存在重铸层,但放电蚀坑内部覆盖以Co为主要成分重铸层;EDG放电热作用使PCD表面产生热影响层致使金刚石表面石墨化,PCD表面热影响层厚度与放电能量成正比,不同能量EDG加工热影响层厚度与加工PCD表面粗糙度Ra成正相关性,与PCD加工表面的硬度和电阻率成负相关性;增大放电能量造成热影响层中石墨缺陷增加,晶体无序程度变大,粗加工条件下可形成3-5层石墨烯,半精加工条件下可形成少层石墨烯,而精加工条件下则只能形成结构较完整的石墨结构;EDG放电热作用使PCD表面产生较大的残余拉应力,热腐蚀区残余拉应力值高达2.84-3.89GPa,距离热影响区最近的金刚石表面残余拉应力值越小为1420-1730MPa,小于金刚石抗拉强度,且残余应力与放电能量呈正比关系;本文首次提出PCD材料EDG放电加工先通过金刚石受热表面石墨化转变为石墨相,部分石墨在高温作用下通过气化被去除的材料除去机理。（4）PCD材料EDDG加工工艺规律及去除机理研究为了有效去除PCD表面热影响层,同时获得高的加工效率和好的PCD加工表面质量,本文提出对PCD材料进行EDDG加工,研究PCD材料EDDG加工工艺规律和去除机理。研究结果表明,EDDG加工过程中增大砂轮粒度能够提高磨削行为在加工过程中所占比重,材料去除率和表面粗糙度随放电能量的增大而增大,电极损耗率则与砂轮粒度成反比;砂轮转速与放电能量产生叠加,造成材料去除率增大,同时增加了磨粒磨损、破碎和脱落现象,导致相对电极损耗率增大;表面粗糙度与砂轮转速成反比,PCD表面硬度对砂轮转速不敏感;EDDG加工中的磨削行为在时间上具有连续性的特点,能够有效去除PCD表面因放电行为产生的热影响层,降低放电行为对PCD加工性能的影响;当砂轮粒度为28μm时PCD热影响层含量最低,EDDG加工中的磨削行为和放电行为达到动态平衡,达到EDDG加工PCD的最佳状态。（5）PCD材料EDDG加工工艺参数优化研究EDDG加工PCD的正交试验结果表明,对于表面粗糙度Ra为优化目标的最佳参数组合为:放电脉宽10μs、击穿电压225V、峰值电流15A、砂轮粒度14μm、电极转速16m/s;对于材料去除率MRR为优化目标的最佳参数组合为:砂轮转速20m/s、放电脉宽20μs、峰值电流25A、砂轮粒度14μm和击穿电压200V;对于相对电极损耗率RTW为优化目标的最佳参数组合为:砂轮转速14m/s;放电脉宽10μs、峰值电流10A、砂轮粒度40μm和击穿电压150V。
罗治福[8]（2019）在《基于高品质V型腔的高精度光反馈腔增强吸收光谱技术研究》文中指出光谱方法本身所具有的非接触、高灵敏等特性,使得基于光学方法的检测技术近年来逐渐成为大气环境研究、污染气体监测,物质光谱测量等领域中的主流。直接吸收光谱技术能够简单而直接地对对气体进行定性定量分析,确定气体分子的谱线位置、吸收强度和线型等信息。激光技术的出现使吸收光谱系统的光谱分辨率、探测灵敏度取得了重大突破。在众多的激光吸收光谱技术中,腔增强吸收光谱技术具有很高的灵敏度,检测原理也较为简单,尤其是与光反馈技术相结合的光反馈腔增强吸收光谱技术,具有更优的探测灵敏度、选择性、准确性和更高的光谱分辨率,激光调谐速率的提高使实时检测成为可能,这项技术正蓬勃发展,显示着越来越强的生命力。论文在对光反馈效应进行详细的理论分析、模拟仿真的基础上,搭建了两套测量灵敏度达到10-9cm-1量级,噪声等效吸收灵敏度达到10-10cm-1Hz-1/2量级的气体检测系统,并用实验系统进行了痕量气体检测的应用研究。论文的主要工作及研究成果如下:（1）从Beer-Lambert定律出发,研究了基于激光吸收光谱技术的气体检测基本原理,确定了实现气体定性定量分析的四要素:吸收线位置、吸收线强度、谱线线型及有效吸收路径。以近红外DFB激光器作为光源,理论分析了V型腔光反馈对激光器的频率锁定、线宽压窄和噪声降低等效应;模拟仿真了光反馈效应对腔增强吸收光谱系统在激光能量耦合、光谱分辨率及激光调谐速率等方面的影响。总结了光反馈腔增强吸收光谱系统中光反馈率、反馈光相位及频率调谐速率等的控制理论和方法。（2）分析了C2H2、NH3、HCN等气体分子的吸收线位置、吸收线强度、吸收线半高全宽等参数。根据特征吸收谱线的选择原则,在近红外波段获得了各气体的特征吸收谱线位置及其吸收线强度等光谱参数;分析了吸收谱线位置、吸收线强度及线型函数等光谱参数受温度和压强的影响。（3）根据理论分析的指导,设计搭建了两套V型腔光反馈腔增强吸收光谱检测系统,论证了提高检测系统的检测量灵敏度、准确性和光谱扫描速率的机理。分析了检测系统中DFB激光器及其驱动、V型光学无源腔、红外探测器、高速光开关、气体输送系统及用于腔长和相位控制的压电陶瓷等硬件的性能及其调控;基于Lab VIEW软件平台进行编程,构建了数据采集、压电陶瓷位移器调控的频率锁定和反馈光相位控制、腔衰荡测量及光谱数据分析计算等软件控制模块。基于归一化的吸收系数,推导了V型腔光反馈腔增强吸收光谱气体定量分析方法。（4）实验测试了C2H2、NH3、HCN等气体分子的吸收光谱检测特性,实现了对C2H2、NH3、HCN等的高准确性、高灵敏度测量。分析了多种提高检测灵敏度的技术手段,包括基于阿伦方差分析找到最优采样时间、控制气体压强及使用更高反射率的镜片以增大有效吸收路径等方法。在进行呼吸气体中NH3检测时,通过控制气体压强,有效地消除或降低了相邻吸收谱线及呼出气体中主要干扰气体（如H2O、CO2等）对特征吸收谱线的干扰,提高了系统的检测准确性。用同一套实验系统实现了光反馈腔增强吸收光谱和光反馈腔衰荡光谱的同时测量,并对两种测量方法进行了分析比较。对实验系统进行了优化,设计了双波长光反馈腔增强吸收光谱检测系统,用同一套实验系统可以同时实现不同波段多种气体的同时测量。
颜世林[9]（2019）在《霍尔推力器放电过程的光谱特性及光谱诊断方法研究》文中研究说明霍尔推力器作为先进的电推进装置,在航天领域有着广泛的应用。现在各种新类型霍尔推力器不断涌现,对它们工作机制的研究要求能够准确测量放电过程中的等离子体参数。传统的探针测量手段本身会对等离子体造成干扰、难以测量稠密等离子体区域并且不能测量中性组分,已经不能满足研究需求。发射光谱诊断方法从原理上可以避免探针测量的种种缺陷,但由于对推力器光辐射机理认识不全面,导致测量区域被局限在放电通道外部气体稀薄区域、测量粒子种类少且准确性较低,在推力器研究中的应用很有限。针对霍尔推力器等离子体发射光谱诊断存在的缺陷,本文将总结和分析推力器光谱特性变化规律,从关键粒子的动力学行为研究出发,构建各放电区域完善的光谱诊断模型,建立光谱诊断方法并进行误差评估,最终实现推力器稳态工作时各放电区域关键等离子体参数的定量准确测量和工作特性分析。霍尔推力器工作机制与普通的直流等离子体放电过程存在明显的差异,因此需要对推力器光谱特性变化规律进行系统的总结和分析,明确其光谱辐射动力学过程的特殊性。文中分别实验测量谱线强度在放电通道内和外部羽流区的分布,分析其在频域上的变化规律,得到不同放电区域谱线跃迁上能级角动量量子数和光子计数占比之间的关系,证实通道内外的电子能量分布函数存在差异。实验测量谱线强度在放电通道轴向上的分布情况并分析其空域变化规律,结合谱线频域特性,利用823.16 nm和828.01 nm原子谱线及484.43 nm离子谱线建立了划分推力器放电区域的光谱方法。实验研究光子在放电通道内外的传输特性,得到不同阳极流量条件下来自2p6能级的两条谱线的分支系数比值变化规律,证实放电通道内亚稳态原子自吸收效应的存在,并结合自吸收理论计算得到谱线的光学厚度。实验研究发射光谱信号涨落现象,发现推力器稳态工作时谱线强度信号的起伏是由于发光机制的量子属性、等离子体振荡特性及光电转换器件噪声共同造成的,通过使用半导体制冷式CCD探测器kuro-sCMOS、对数据文件进行谱线中心波长附近的插值积分处理及取均值的方法,实现对信号强度起伏的抑制。对推力器羽流区光谱诊断常用的日冕模型及双谱线比诊断方法进行检验,模型中采用通过全相对论B样条R矩阵算法得到的最新氙原子作用截面数据。通过谱线残差分析和与探针结果的对比,证实日冕模型并不能准确描述羽流区光辐射过程。根据理论计算与实验测量结果的对比,发现离子的激发作用在羽流区和加速区不可忽略;结合第二章推力器光谱特性的研究结果,计算了亚稳态原子在羽流区和加速区的产生和消耗机制,发现该类型中性粒子同样参与到光谱辐射过程中。在日冕模型的基础上额外考虑这两种动力学过程,构建了新的速率平衡方程组,发展出适用于羽流区和加速区的“多谱线比”光谱诊断方法。选择多个谱线组进行灵敏性分析,确认三组原子谱线组合用于等离子体参数的计算,对模型的可靠性进行分析,最后将光谱测量结果与探针结果以及数值模拟结果互相验证。针对近阳极区和电离区的光谱量化诊断的难题,文中建立了一套完善的描述上述区域光谱辐射过程的碰撞-辐射模型。该碰撞-辐射模型包含73个氙粒子能级、主要的动力学过程以及相应的速率平衡方程组。利用该模型对发光过程中发挥重要作用的亚稳态原子及帕邢2p态原子的动力学行为进行了计算分析,获得其产生、消耗的途径和频率信息。通过研究碰撞-辐射模型中主要激发能级的动力学特性,发展出“多谱线比和”光谱诊断方法,通过对谱线的灵敏性分析,最终选择10条原子谱线用于等离子体参数的计算,然后进行模型可靠性分析。将推力器典型工况下的光谱诊断结果与数值仿真结果进行对比,结合实验测量的光谱信息,发现光谱诊断结果更为符合实际情况。基于上述光谱诊断方法,测量得到电子温度、密度及中性原子密度等特征参数随多种工况条件的变化规律,实现了对推力器放电通道内部等离子体参数较为准确的实验测量,并据此分析了宏观放电参数对推力器电离过程的影响。使用氢气作为示踪粒子,光谱测量结合探针及仿真手段分析地面真空模拟装置的背景气体返流过程对推力器工作特性的影响,发现背景气体会进入放电通道内部并参与电离过程。基于光谱诊断时间分辨率高的特点,使用高速相机对推力器启动瞬态电离特性问题进行研究,发现点火后首个脉冲周期内电子从阴极进入阳极过程中的能量及密度的变化规律与辉光放电过程存在相似之处。针对霍尔推力器等离子体参数测量的难题,本文构建了适用于霍尔推力器各放电区域的完善的光谱诊断模型和发射光谱诊断方法,并对其准确性、灵敏性、稳定性和适用范围进行了研究,将其应用于推力器工作特性的研究中。这套光谱诊断方法和相关的光谱物理模型对其他种类的电推进装置和氙等离子体放电过程研究同样具有参考意义。
孟圣峰[10]（2019）在《离子源电离室放电特性研究》文中指出离子源是一种在电离室内部放电产生等离子体并利用栅极加速喷出离子束流的装置,在航天等领域有广泛的应用。其最关键的电离室内部放电特性研究是其性能提升的先导基础。本文分别对离子源电离室的电磁场、等离子体参数诊断和等离子体分布等放电特性开展了研究。本文利用会切场在微波离子源电离室中构成了较合适的共振面,在考夫曼电离室中形成两个磁尖端。发散磁场磁力线包覆整个阳极壁面。近磁铁壁面强度高而随距离变化衰减剧烈。无磁场条件下放电室内部等离子体中电子在电场作用下迅速损失,其发光强度迅速减弱。在会切磁场条件下,光谱辐射强度的变化表现出一致的双峰分布。发散磁场条件下,磁力线包覆整个阳极导致电子运动受阻,放电电压高于其他磁场条件的两倍,光强分布则在轴向上呈现出递减趋势。磁场对等离子体的影响表现为约束电子的运动,增加电离室内部电子密度。基于不同天线构型和输入功率,本文研究了电离室中的对应电场分布。环形天线电场强度分布相比于四角星形和八角星形有较好的对称性。微波功率与电场强度之间呈现正相关关系。光强随功率增大增强,原子谱线发光剧烈,离子谱线发光较弱。环形天线高亮发光区集中在放电室中心部位,边缘区域发光较弱,光强梯度较大。四角星形天线,高亮区范围更广,光强均匀性好。光强特性与电场的分布结构之间存在一致性。本文对等离子体诊断方法做了系统性的研究。针对单探针诊断的电子能量非麦氏分布,探索出放电室内部的x=1.7双参数电子能量分布函数。基于原子9线的电子密度敏感性和离子4线的电子温度敏感性发展了Xe等离子体光谱诊断方法。将光谱和单探针诊断结果对比,一致性效果较好。基于上述诊断方法对考夫曼型放电室内部等离子体电子参数进行了监测,发现气流和放电电流对等离子体空间分布有显着的影响。其随着气流量的增大,放电室内部等离子体密度升高,温度降低。随着电流的增大,电子密度升高,而电子温度的大梯度爬升区后移。微小型微波离子放电室内部等离子体密度在1x1011cm-3左右,其电离率约只有1%,其性能还需进一步优化。在最后本文对电离室内部的等离子体参数分布做了研究。在考夫曼离子源电离室中,径向的电子温度受磁场影响其增加幅度。磁场分布影响电子密度的降幅,无磁场衰减超过一个数量级,而会切场和发散场衰减在一个数量级以内。对于微波离子源研究了利用光强基本信息表征其电离分布的诊断方法。通过该方法研究表明,环形天线的电离分布较集中而星型天线的均匀性更好。微波离子源的点火过程时间延续在1.25ms左右。等离子体最先在凸星角点和星边棱附近以近似电晕放电的形式产生,后从膜状电晕发展为刷状电晕。等离子体密度增加逐步扩散,最后点亮整个放电室并得以稳定维持。
二、高速高精度多谱线光谱诊断系统的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、高速高精度多谱线光谱诊断系统的研究（论文提纲范文）
（1）近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 海洋溶解气体原位探测技术概述 |
| 1.2.1 水下拉曼光谱技术 |
| 1.2.2 水下质谱技术 |
| 1.2.3 半导体气敏传感技术 |
| 1.2.4 红外吸收光谱技术 |
| 1.3 红外气体检测精度的提升方法 |
| 1.4 中红外激光气体传感技术的发展现状 |
| 1.4.1 中红外激光光源概述 |
| 1.4.2 中红外TDLAS技术的国内外研究现状 |
| 1.5 研究目标与工作内容 |
| 第2章 海水溶解CO_2的激光探测原理与方案 |
| 2.1 研究整体方案及技术路线 |
| 2.2 气液分离技术原理 |
| 2.2.1 气液平衡理论 |
| 2.2.2 高分子聚合物膜脱气技术 |
| 2.3 红外气体检测及同位素分析原理 |
| 2.3.1 分子红外吸收光谱理论 |
| 2.3.2 TDLAS气体传感原理 |
| 2.3.3 分子谱线展宽机制与低压谱线分离原理 |
| 2.3.4 碳同位素丰度分析方法及其温度依赖性 |
| 2.4 中红外激光CO_2传感系统的整体方案设计 |
| 2.4.1 ~(12)CO_2、~(13)CO_2吸收谱线的选择与分析 |
| 2.4.2 检测方案与传感系统结构设计 |
| 2.5 深海原位探测面临的问题与挑战 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 深海原位探测系统的关键技术研究与仪器集成 |
| 3.1 中红外激光光学系统的设计与优化 |
| 3.1.1 光学系统的组成 |
| 3.1.2 光源的特性参数表征 |
| 3.1.3 ICL专用多自由度调整架的研制 |
| 3.1.4 激光光路结构的建立与优化 |
| 3.1.5 强大气背景吸收下的波长调制深度优化 |
| 3.1.6 大气背景吸收的抑制和消除 |
| 3.2 恒温低压气体采样分析系统的研制 |
| 3.2.1 基于脱气膜的气液分离系统 |
| 3.2.2 气体吸收池温度控制系统 |
| 3.2.3 基于精密电控比例阀的吸收池低压控制系统 |
| 3.2.4 基于PID压力控制的动态气流分析模式 |
| 3.2.5 新型脉冲式进样的静态气体分析模式 |
| 3.3 系统自动工作流程的电学控制机制研究 |
| 3.3.1 基于DSP处理器的系统主控电路研制 |
| 3.3.2 多谱线复用的光谱信号处理方案设计 |
| 3.3.3 LabVIEW上位机平台与系统通信协议设计 |
| 3.3.4 系统水下运行流程的设计与优化 |
| 3.3.5 其他电路模块 |
| 3.4 传感器的机械结构设计与集成 |
| 3.4.1 第一代样机的设计与集成 |
| 3.4.2 第二代海试样机的设计与集成 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 传感器的性能测试与分析 |
| 4.1 系统噪声的主要来源分析 |
| 4.2 集成仪器的机械稳定性测试 |
| 4.3 气体采样分析系统的性能测试 |
| 4.3.1 气密性检测 |
| 4.3.2 吸收池动态压力控制精度 |
| 4.3.3 静态气体分析模式的运行流程 |
| 4.4 传感器的标定 |
| 4.4.1 多区间CO_2浓度标定 |
| 4.4.2 δ~(13)CO_2标定 |
| 4.5 主要性能指标测试与表征 |
| 4.5.1 CO_2浓度探测下限 |
| 4.5.2 δ~(13)CO_2分析灵敏度 |
| 4.5.3 动态气流分析模式的响应时间 |
| 4.5.4 静态气体分析模式的响应时间 |
| 4.6 大气环境下的传感器应用试验 |
| 4.6.1 载气流量补偿的动态自来水溶解CO_2检测 |
| 4.6.2 室内空气中CO_2的动态分析 |
| 4.6.3 基于静态模式的自来水溶解CO_2分析 |
| 4.7 传感器与现有商用仪器的性能对比 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 传感器的深海示范应用 |
| 5.1 面向中国南海可燃冰勘探的海试概况 |
| 5.2 传感器的水下拖曳方案 |
| 5.3 海试测量结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 论文的创新点 |
| 6.3 待优化的问题与未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（2）基于标准温度法的变极性等离子弧焊电弧温度场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 焊接电弧光谱诊断方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 试验设备 |
| 2.1 焊接系统及试验材料 |
| 2.2 电信号检测系统 |
| 2.3 电弧光谱采集系统 |
| 2.3.1 电弧谱线采集系统 |
| 2.3.2 电弧特征谱图像采集系统 |
| 第三章 电弧等离子体光谱诊断原理 |
| 3.1 电弧等离子体的局部热力学状态性质 |
| 3.2 Abel逆变换 |
| 3.3 标准温度法的测温原理 |
| 3.4 基于Saha方程的电弧粒子密度的计算原理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 直流等离子焊电弧光谱诊断 |
| 4.1 直流等离子电弧物理特性 |
| 4.1.1 基于光谱仪的标准温度法计算 |
| 4.1.2 基于高速摄像的标准温度法计算 |
| 4.1.3 等离子电弧光谱诊断结果分析 |
| 4.2 电弧温度的空域分布 |
| 4.3 焊接工艺参数对电弧温度分布的影响 |
| 4.3.1 焊接电流对电弧温度场的影响 |
| 4.3.2 弧长对电弧温度场的影响 |
| 4.3.3 离子气流量对电弧温度场的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 变极性等离子体电弧光谱诊断 |
| 5.1 VPPA电弧光谱图像的动态采集结果及分析 |
| 5.2 VPPA电弧等离子体的物理特性研究 |
| 5.2.1 不同电流占比电弧物理特性研究分析 |
| 5.2.2 不同时间占比电弧物理特性研究分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（3）高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高速碰撞光谱内涵 |
| 1.3 高速碰撞光谱的国内外研究现状 |
| 1.3.1 高能粒子与高层大气碰撞光谱 |
| 1.3.2 高超声速固体与固体靶碰撞光谱 |
| 1.3.3 高超声速气体与固体靶碰撞光谱 |
| 1.4 高温环境材料光谱发射率研究现状 |
| 1.5 论文的主要研究内容和结构安排 |
| 第2章 高超声速气流与陶瓷靶作用能量转移机制研究 |
| 2.1 碰撞理论 |
| 2.1.1 碰撞基本过程分析 |
| 2.1.2 高速碰撞发光机理 |
| 2.2 高速气流分子与固体表面碰撞模型 |
| 2.2.1 高速气流与晶格面相互作用 |
| 2.2.2 高速气流分子与靶面晶格碰撞模型 |
| 2.3 碰撞相关的原子分子能级计算 |
| 2.3.1 氮气分子振转能级计算 |
| 2.3.2 氮原子能级跃迁计算 |
| 2.3.3 硅原子能级跃迁计算 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 高超声速气流与耐高温陶瓷靶作用光谱探测实验研究 |
| 3.1 耐高温陶瓷靶材料介绍 |
| 3.2 光谱探测系统介绍 |
| 3.2.1 光谱探测系统设计与搭建 |
| 3.2.2 光谱探测系统标定 |
| 3.3 风洞模拟高超声速环境实验方案 |
| 3.3.1 高超声速气流的产生装置 |
| 3.3.2 风洞高超声速气流与陶瓷靶相互作用光谱探测系统建立 |
| 3.3.3 风洞高超声速气流与陶瓷靶作用试验流程及参数设定 |
| 3.4 高超声速气流与陶瓷靶碰撞光谱数据处理 |
| 3.4.1 背景噪声与传递函数去除 |
| 3.4.2 复合光谱线分离 |
| 3.5 高超声速气动来流光谱特性研究 |
| 3.6 耐高温陶瓷在高超声速气动作用下光谱特性研究 |
| 3.6.1 可见光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.6.2 近红外光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.6.3 中红外光波段不同气动加热环境下光谱特性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 高超声速气流与陶瓷靶相互作用产生等离子体特性研究 |
| 4.1 低信噪比等离子体谱数据处理方法 |
| 4.2 基于光谱计算等离子体参数方法 |
| 4.2.1 电子温度诊断 |
| 4.2.2 电子密度诊断 |
| 4.2.3 电子振荡频率诊断 |
| 4.3 风洞高超声速环境下等离子体谱测试与分析 |
| 4.4 风洞高超声速环境下等离子体参数计算 |
| 4.4.1 高超声速环境下等离子体电子密度计算 |
| 4.4.2 高超声速环境下等离子体电子温度计算 |
| 4.4.3 高超声速环境下等离子体电子振荡频率计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 高超声速环境下耐高温陶瓷靶温度和发射率特性研究 |
| 5.1 靶材温度和光谱发射率反演模型建立 |
| 5.2 风洞烧蚀过程中材料温度反演计算 |
| 5.2.1 等离子体鞘套附面层温度研究 |
| 5.2.2 不同气动加热阶段材料温度反演计算 |
| 5.2.3 陶瓷靶温度分布反演 |
| 5.3 不同波段不同气动加热段光谱发射率反演 |
| 5.3.1 可见波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.3.2 近红外波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.3.3 中红外波段材料光谱发射率反演计算 |
| 5.4 高速气流停止后材料表面发射率随时间变化 |
| 5.5 不确定度和误差分析 |
| 5.5.1 光谱发射率不确定度分析 |
| 5.5.2 光谱发射率测量误差分析 |
| 5.5.3 温度反演误差分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本文的创新性研究工作 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）水下湿法焊接电弧等离子体温度及其组分研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究的目的及意义 |
| 1.2 水下湿法焊接电弧光谱诊断及等离子体组分研究现状 |
| 1.2.1 水下湿法焊接研究现状 |
| 1.2.2 电弧等离子体光谱检测研究现状 |
| 1.2.3 电弧等离子体温度研究现状 |
| 1.2.4 电弧等离子体组分研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 论文研究重点及难点 |
| 第二章 水下湿法焊接电弧光谱诊断及等离子体组分计算原理 |
| 2.1 水下湿法焊接引弧物理过程 |
| 2.2 电弧等离子体辐射、平衡性质及辐射光谱 |
| 2.2.1 电弧等离子体的辐射 |
| 2.2.2 等离子体平衡性质 |
| 2.2.3 电弧等离子体辐射光谱 |
| 2.3 水下湿法焊接电弧等离子体温度场计算 |
| 2.4 水下湿法焊接电弧等离子体电子密度计算 |
| 2.5 水下湿法焊接等离子体组分计算 |
| 2.6 本章小节 |
| 第三章 水下湿法焊接电弧光谱诊断实验设计 |
| 3.1 实验平台设计 |
| 3.1.1 压力罐设计 |
| 3.1.2 空气压缩机 |
| 3.1.3 加压自锁装置 |
| 3.1.4 过滤器 |
| 3.1.5 接线法兰 |
| 3.1.6 水下焊接平台设计 |
| 3.2 水下湿法焊接实验平台控制系统设计 |
| 3.2.1 伺服驱动系统设计 |
| 3.2.2 控制面板设计 |
| 3.2.3 控制柜的设计 |
| 3.2.4 监控系统 |
| 3.3 电弧光谱诊断系统设计 |
| 3.3.1 电信号采集系统设计 |
| 3.3.2 光谱信号采集系统设计 |
| 3.3.3 同步采集的实现 |
| 3.4 高速摄像系统 |
| 3.5 实验系统操作过程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 水下湿法焊接电弧光谱检测及温度计算 |
| 4.1 水下湿法焊接引弧过程界定 |
| 4.1.1 引弧过程分析 |
| 4.1.2 引弧过程光谱采集 |
| 4.2 水下湿法焊接引弧过程电弧温度研究 |
| 4.2.1 等离子体谱线的选取标准 |
| 4.2.2 实验中选取的谱线 |
| 4.2.3 引弧温度计算 |
| 4.3 不同水深条件引弧温度计算及分析 |
| 4.3.1 20m水深引弧温度计算 |
| 4.3.2 40m水深引弧温度计算 |
| 4.4 水流条件下引弧温度计算及分析 |
| 4.5 水下湿法焊接引弧过程电子数密度计算 |
| 4.6 本章小节 |
| 第五章 水下湿法焊接等离子体组分计算 |
| 5.1 水下湿法焊接反应过程分析 |
| 5.2 水下湿法焊接等离子体组分光谱诊断 |
| 5.3 水下湿法焊接电弧等离子体组分确定 |
| 5.4 配分函数的计算 |
| 5.4.1 配分函数的意义及计算模型 |
| 5.4.2 原子的配分函数 |
| 5.4.3 分子的配分函数 |
| 5.5 水下湿法焊接电弧等离子体守恒方程 |
| 5.6 计算结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要结论 |
| 6.2 课题展望 |
| 参考文献 |
| 个人简历 在读期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（5）水稻叶片逆境胁迫生理与重金属信息快速检测方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要英文缩写表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 重金属胁迫对植物毒害机制 |
| 1.2.1 植物逆境生理信息应激机制 |
| 1.2.2 重金属元素在植物中的积累机制 |
| 1.3 植物生理信息检测研究现状 |
| 1.3.1 传统检测方法 |
| 1.3.2 可见/近红外光谱分析技术 |
| 1.3.3 高光谱成像技术 |
| 1.4 重金属元素检测研究现状 |
| 1.4.1 常规检测技术 |
| 1.4.2 新型检测技术 |
| 1.5 激光诱导击穿光谱检测技术 |
| 1.5.1 LIBS技术原理概述 |
| 1.5.2 LIBS技术优势 |
| 1.5.3 LIBS植物检测研究现状 |
| 1.6 主要研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.2.1 高光谱成像系统 |
| 2.2.2 激光诱导击穿光谱检测平台 |
| 2.2.3 其他仪器 |
| 2.3 化学值测量方法 |
| 2.3.1 逆境生理指标测量方法 |
| 2.3.2 重金属元素测量方法 |
| 2.4 数据处理方法 |
| 2.4.1 光谱预处理方法 |
| 2.4.2 特征变量筛选方法 |
| 2.4.3 定量建模方法 |
| 2.5 主要评价指标 |
| 2.6 数据处理软件 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 重金属胁迫下水稻叶片生理信息高光谱成像快速检测方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计与样本获取 |
| 3.2.1 水稻栽培试验 |
| 3.2.2 高光谱数据采集 |
| 3.2.3 生理信息参考值获取 |
| 3.3 逆境生理信息动态变化规律 |
| 3.3.1 还原型抗坏血酸 |
| 3.3.2 还原型谷胱甘肽 |
| 3.3.3 游离脯氨酸 |
| 3.3.4 相关性分析 |
| 3.4 光谱特征分析 |
| 3.5 基于全光谱的逆境生理信息快速检测方法 |
| 3.6 基于特征波长的逆境生理信息快速检测方法 |
| 3.6.1 Cd胁迫下水稻叶片生理信息 |
| 3.6.2 Cu胁迫下水稻叶片生理信息 |
| 3.7 水稻叶片生理信息可视化分布检测 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 基于不同激光波长的水稻叶片Cd和 Cu元素LIBS检测方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计与测量方法 |
| 4.2.1 水稻栽培与样本制备 |
| 4.2.2 LIBS光谱数据采集 |
| 4.2.3 重金属元素参考值测定 |
| 4.3 LIBS延时时间和能量参数优化分析 |
| 4.3.1 1064 nm激光波长 |
| 4.3.2 532 nm激光波长 |
| 4.3.3 266 nm激光波长 |
| 4.3.4 等离子体特性分析 |
| 4.3.5 光谱特性对比分析 |
| 4.3.6 烧蚀坑分析 |
| 4.4 水稻叶片Cd快速定量检测方法 |
| 4.4.1 不同激光波长下Cd单变量分析 |
| 4.4.2 不同激光波长下Cd多变量分析 |
| 4.5 水稻叶片Cu快速定量检测方法 |
| 4.5.1 不同激光波长下Cu单变量分析 |
| 4.5.2 不同激光波长下Cu多变量分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于氩气环境的水稻叶片Cd和 Cu元素LIBS快速检测方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验设计与方法 |
| 5.2.1 水稻样本制备 |
| 5.2.2 LIBS光谱数据采集 |
| 5.2.3 重金属元素参考值测定 |
| 5.3 氩气环境下LIBS参数优化 |
| 5.3.1 LIBS信号随延时时间变化规律 |
| 5.3.2 LIBS信号随激光能量变化规律 |
| 5.3.3 等离子特性分析 |
| 5.4 氩气/空气环境下的水稻Cd元素快速定量检测方法 |
| 5.4.1 氩气/空气环境Cd单变量分析 |
| 5.4.2 氩气/空气环境Cd多变量分析 |
| 5.5 氩气/空气环境下的水稻Cu元素快速定量检测方法 |
| 5.5.1 氩气/空气环境Cu单变量分析 |
| 5.5.2 氩气/空气环境Cu多变量分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于热解处理的水稻叶片Cd和 Cu元素LIBS快速检测方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验设计与方法 |
| 6.2.1 水稻样本制备 |
| 6.2.2 热重分析试验 |
| 6.2.3 热解处理试验 |
| 6.2.4 LIBS光谱数据采集 |
| 6.2.5 重金属元素参考值测定 |
| 6.3 水稻叶片热解过程分析 |
| 6.4 热解参数对谱线信号影响分析 |
| 6.4.1 信号稳定性分析 |
| 6.4.2 信号强度分析 |
| 6.4.3 信号灵敏性分析 |
| 6.5 水稻叶片基质分析 |
| 6.6 热解处理下水稻叶片Cd和Cu快速定量检测方法 |
| 6.6.1 热解处理下单变量分析 |
| 6.6.2 热解处理下多变量分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第七章 水稻叶片Cd和 Cu元素LIBS特征指数建模方法体系研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验设计与方法 |
| 7.2.1 水稻样本栽培和样品制备 |
| 7.2.2 LIBS光谱数据采集 |
| 7.2.3 重金属元素参考值测定 |
| 7.3 水稻叶片中重金属元素动态变化规律分析 |
| 7.4 基于全光谱的早期胁迫水稻叶片Cd和Cu元素快速检测方法 |
| 7.4.1 基于全光谱Cd快速检测 |
| 7.4.2 基于全光谱Cu快速检测 |
| 7.5 基于特征变量的早期水稻叶片Cd和Cu元素快速检测方法 |
| 7.5.1 基于特征变量Cd快速检测 |
| 7.5.2 基于特征变量Cu快速检测 |
| 7.6 基于单变量的早期水稻叶片重金属元素快速检测方法 |
| 7.7 水稻叶片Cd和 Cu元素LIBS特征指数方法体系构建 |
| 7.8 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要研究结论 |
| 8.2 主要创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（6）可调谐激光吸收光谱高灵敏度测量方法及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 光学气体检测技术概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 直接吸收光谱(DAS) |
| 1.3.2 腔衰荡光谱(CRDS) |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 DAS和 CRDS原理及实验设计 |
| 2.1 直接吸收光谱(DAS) |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 谱线加宽和线型函数 |
| 2.1.3 多次反射池原理及设计 |
| 2.2 腔衰荡光谱(CRDS) |
| 2.2.1 基本原理 |
| 2.2.2 腔体设计和模式匹配方案 |
| 2.2.3 扫腔的腔衰荡光谱(S-CRDS)实验系统设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 波长调制-直接吸收光谱(WM-DAS) |
| 3.1 WM-DAS原理 |
| 3.2 WM-DAS基线表达式建立 |
| 3.3 WM-DAS吸收率函数拟合方法 |
| 3.4 基于WM-DAS的大气痕量CH_4和CO_2浓度在线监测 |
| 3.4.1 实验系统设计及可行性分析 |
| 3.4.2 测量结果与分析 |
| 3.5 基于WM-DAS的 CO分子弱吸收谱线物理常数标定 |
| 3.5.1 实验系统设计 |
| 3.5.2 测量结果与分析 |
| 3.6 基于WM-DAS的火焰CO温度高灵敏测量 |
| 3.6.1 双谱线测温方案及实验系统设计 |
| 3.6.2 火焰CO温度测量结果与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 宽量程、免标定的气体浓度高灵敏检测方法 |
| 4.1 CRDS和 WM-DAS联合实验系统设计 |
| 4.2 宽量程、免标定方法原理 |
| 4.3 量程及灵敏度分析 |
| 4.4 基于宽量程、免标定方法的CO浓度测量结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于傅里叶变换的波长扫描腔衰荡光谱(FWS-CRDS) |
| 5.1 S-CRDS中谱线两翼抖动噪声来源、类型及幅度分析 |
| 5.2 FWS-CRDS原理 |
| 5.3 基于FWS-CRDS的 CO和 CO_2分子弱吸收谱线物理常数标定 |
| 5.3.1 实验系统设计 |
| 5.3.2 CO分子谱线物理常数标定结果 |
| 5.3.3 N_2和Ar干扰气下CO_2谱线物理常数标定结果 |
| 5.4 基于FWS-CRDS的平面火焰OH浓度测量 |
| 5.4.1 基于开放腔FWS-CRDS的平面火焰测量系统设计 |
| 5.4.2 火焰OH浓度测量结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 创新点 |
| 6.2 研究工作总结 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）PCD材料放电加工等离子体特性及去除机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.1.3 课题来源 |
| 1.2 国内外研究状况 |
| 1.2.1 放电加工原理 |
| 1.2.2 放电加工过程理论的研究现状 |
| 1.2.3 放电间隙等离子体物理特性研究现状 |
| 1.2.4 复合加工及其他特种加工研究现状 |
| 1.2.5 PCD刀具的放电加工研究概况 |
| 1.2.5.1 放电加工在PCD刀具领域的应用形式 |
| 1.2.5.2 PCD放电加工去除机理研究现状 |
| 1.3 目前研究中存在的问题 |
| 1.4 本文主要的研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 本文主要的研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 EDG加工等离子体诊断系统设计 |
| 2.1 PCD刀具EDG加工设备及脉冲波形特点 |
| 2.1.1 EDG加工实验设备及附件类型 |
| 2.1.2 EDG加工脉冲波形及主要工艺参数类型 |
| 2.2 等离子体诊断系统设计原理 |
| 2.2.1 适应于EDG加工的等离子体诊断系统设计思路 |
| 2.2.2 等离子体诊断系统各光学模块设计原理 |
| 2.3 等离子体诊断系统采样效果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 PCD材料EDG加工等离子体特性研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 EDG加工等离子体成分分析研究 |
| 3.2.1 等离子体成分的定性分析原理 |
| 3.2.2 EDG加工等离子体成分分析表征 |
| 3.2.3 EDG加工等离子体通道粒子运动特性 |
| 3.3 EDG加工等离子体温度特性研究 |
| 3.3.1 等离子体温度计算原理 |
| 3.3.2 EDG加工等离子体温度的时间特性 |
| 3.3.3 EDG加工等离子通道温度空间分布特征 |
| 3.4 EDG加工电子密度分布特性研究 |
| 3.4.1 电子密度计算原理 |
| 3.4.2 电子密度随时间变化的分布特征 |
| 3.4.3 电子密度空间分布特征 |
| 3.5 工艺参数对等离子体特性的影响规律研究 |
| 3.5.1 击穿电压对等离子体特性的影响 |
| 3.5.2 峰值电流对等离子体特性的影响 |
| 3.5.3 放电脉宽对EDG加工等离子体特性的影响 |
| 3.5.4 电极转速对等离子体特性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 EDG加工PCD表面热影响层形成过程、结构与性能研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 EDG加工PDC放电行为观察与分析 |
| 4.2.1 PDC表面放电蚀坑分布特征 |
| 4.2.2 放电区域形貌特征 |
| 4.2.3 放电区域元素分布 |
| 4.3 PCD层表面微观结构和力学性能测试分析 |
| 4.3.1 PCD层表面物相成分结构分析 |
| 4.3.2 PCD加工表面石墨晶体结构完整程度计算分析 |
| 4.3.3 PCD层表面残余应力计算分析 |
| 4.4 PCD表面热影响层结构和性能测试 |
| 4.4.1 PCD表面热影响层X射线衍射分析 |
| 4.4.2 PCD表面热影响层SEM观察与分析 |
| 4.4.3 PCD表面热影响层性能测试与分析 |
| 4.4.4 PCD热影响层对EDG加工性能的影响 |
| 4.5 PCD材料EDG加工去除机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 PCD材料EDDG加工工艺规律及去除机理研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 EDDG加工实验设备及参数设置 |
| 5.3 EDDG放电和磨削行为规律研究 |
| 5.3.1 砂轮粒度对EDDG加工性能的影响 |
| 5.3.2 砂轮转速对EDDG加工性能的影响 |
| 5.3.3 进给量对EDDG加工性能的影响 |
| 5.4 EDDG加工中PCD去除过程及机理研究 |
| 5.4.1 PCD层加工表面形貌SEM观察与分析 |
| 5.4.2 PCD表面损伤行为观察与分析 |
| 5.5 PCD表面结构演变过程及作用机制 |
| 5.5.1 PCD表面成分分析 |
| 5.5.2 PCD表面XRD衍射分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 PCD材料EDDG加工工艺优化研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 正交试验设计 |
| 6.3 PCD材料EDDG加工过程参数优化 |
| 6.3.1 加工表面粗糙度Ra的主因素分析 |
| 6.3.2 PCD材料去除率MRR的主因素分析 |
| 6.3.3 相对电极损耗率RTW的主因素分析 |
| 6.4 EDDG加工过程参数交互作用研究 |
| 6.4.1 针对粗糙度Ra各工艺参数间交互作用分析 |
| 6.4.2 针对材料除去率MRR各工艺参数间交互作用分析 |
| 6.4.3 针对电极损耗率RTW各工艺参数间交互作用分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（8）基于高品质V型腔的高精度光反馈腔增强吸收光谱技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 应用前景 |
| 1.2 激光吸收光谱学简介 |
| 1.2.1 差分激光光谱检测技术 |
| 1.2.2 调频激光光谱技术 |
| 1.2.3 腔衰荡光谱技术 |
| 1.2.4 腔增强吸收光谱技术 |
| 1.3 腔增强吸收光谱气体检测的国内外研究现状 |
| 1.4 呼吸气体分析 |
| 1.4.1 医学应用的原理及可行性分析 |
| 1.4.2 基于腔增强吸收光谱技术的呼吸气体分析研究 |
| 1.4.3 激光光谱技术用于呼吸气体分析的优势、缺点、机遇与挑战 |
| 1.5 本论文的主要研究工作 |
| 第二章 吸收光谱定量分析原理 |
| 2.1 吸收光谱定性定量分析原理 |
| 2.1.1 Beer-Lambert定律 |
| 2.1.2 红外吸收谱线产生机理 |
| 2.1.3 分子的转动与转动能级 |
| 2.1.4 双原子分子的振动与振动能级 |
| 2.1.5 双原子分子的振转能级 |
| 2.1.6 多原子分子的振动能级、振转能级 |
| 2.2 红外吸收光谱的产生条件 |
| 2.3 谱线线型的展宽机制 |
| 2.3.1 自然展宽 |
| 2.3.2 多普勒展宽 |
| 2.3.3 碰撞展宽 |
| 2.3.4 线性吸收中的均匀展宽和非均匀展宽 |
| 2.3.5 Voigt线型 |
| 2.4 光学谐振腔光反馈压窄线宽和频率锁定理论 |
| 2.4.1 用于光反馈的光学谐振腔 |
| 2.4.2 光反馈效应对不同类型光源的影响 |
| 2.4.3 光反馈效应对激光频率的影响 |
| 2.4.4 反馈光相位的影响 |
| 2.4.5 注入效率与调谐速率及反馈率的关系 |
| 2.4.6 光反馈与腔模式耦合的相关性 |
| 2.4.7 光反馈效应对激光线宽的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 V型腔光反馈腔增强吸收光谱检测系统的总体方案设计和器件性能 |
| 3.1 系统方案设计 |
| 3.1.1 空间光路光反馈腔增强吸收光谱实验方案 |
| 3.1.2 光纤光路光反馈腔增强吸收光谱方案 |
| 3.2 硬件介绍及性能测试 |
| 3.2.1 激光光源 |
| 3.2.2 V型高精细度光学无源腔 |
| 3.2.3 DFB激光器的温度、电流控制及波长调谐 |
| 3.2.4 光准直器 |
| 3.2.5 压电陶瓷(Piezoelectric ceramics,PZT) |
| 3.2.6 近红外光电探测器 |
| 3.2.7 信号显示、数据采集输出 |
| 3.2.8 光开关(optical switch) |
| 3.2.9 检测气室和流动气体控制系统 |
| 3.3 检测系统的调试及性能测试 |
| 3.3.1 DFB激光器线宽测量 |
| 3.3.2 光路调试 |
| 3.3.3 检测系统光谱分辨率的测试 |
| 3.3.4 光谱复现性测试 |
| 3.3.5 纹波效应 |
| 3.3.6 标准具效应 |
| 3.4 基于LabVIEW的软件编程及测试 |
| 3.5 归一化光强测量模式下的吸收系数计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 开放光路V型腔光反馈腔增强吸收光谱检测系统研究及C_2H_2检测实验 |
| 4.1 吸收光谱数据库(HITRAN) |
| 4.2 V型腔光反馈腔增强吸收光谱的检测特性 |
| 4.2.1 选择性 |
| 4.2.2 检测准确性 |
| 4.2.3 检测灵敏度及检测浓度范围 |
| 4.2.4 稳定性和复现性 |
| 4.2.5 光谱分辨率 |
| 4.2.6 浓度计算 |
| 4.2.7 气体检测的准确性和重复性的衡量 |
| 4.2.8 检测灵敏度 |
| 4.2.9 吸收谱线拟合 |
| 4.3 气体的吸收谱线及特征吸收谱线的选择 |
| 4.3.1 C_2H_2的吸收谱线选择 |
| 4.3.2 温度对C_2H_2吸收谱线强度的影响 |
| 4.3.3 温度对特征吸收谱线宽度的影响 |
| 4.3.4 温度对气体分子密度的影响 |
| 4.4 光反馈腔增强吸收光谱系统C_2H_2检测特性 |
| 4.4.1 谐振腔品质及有效吸收路径 |
| 4.4.2 1ppmC_2H_2/N_2的吸收光谱测量 |
| 4.4.3 C_2H_2分子与N_2的碰撞展宽系数及压力频移效应的测量 |
| 4.4.4 检测系统的长期稳定性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 光纤光路V型腔光反馈腔增强吸收光谱检测系统用于NH_3及呼吸气体检测实验 |
| 5.1 氨气和氰化氢的吸收谱线及特征吸收谱线的选择 |
| 5.1.1 NH_3的吸收谱线 |
| 5.1.2 HCN的吸收谱线 |
| 5.1.3 吸收谱线的温度特性 |
| 5.2 V型腔光反馈腔增强吸收光谱系统的NH_3检测特性 |
| 5.2.1 NH_3特征吸收谱线的分析 |
| 5.2.2 NH_3分子与N_2的碰撞展宽系数及压力频移效应的测量。 |
| 5.3 呼吸气体中NH_3的检测 |
| 5.4 检测稳定性 |
| 5.5 检测灵敏度的提高方法 |
| 5.5.1 提高镜片反射率 |
| 5.5.2 多次测量求平均 |
| 5.5.3 增大腔内气体压强 |
| 5.5.4 呼吸气体中标记气体浓缩 |
| 5.6 光反馈腔增强吸收光谱与光反馈腔衰荡光谱的对比 |
| 5.7 光反馈腔增强吸收光谱检测系统双光源不同波段的检测 |
| 5.8 多组分气体中氰化氢(HCN)的检测 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（9）霍尔推力器放电过程的光谱特性及光谱诊断方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 探针方法测量等离子体参数的局限性 |
| 1.1.3 光谱方法在电推进等离子体诊断中的应用 |
| 1.2 电推进发射光谱诊断研究现状 |
| 1.2.1 发射光谱方法定性诊断电推进运行状态的研究现状 |
| 1.2.2 电推进装置发射光谱诊断模型的研究现状 |
| 1.2.3 发射光谱图像法诊断电推进装置的研究现状 |
| 1.3 霍尔推力器发射光谱诊断研究面临的主要问题 |
| 1.4 本文的研究内容及章节安排 |
| 第2章 霍尔推力器发射光谱特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 霍尔推力器光谱诊断实验平台 |
| 2.2.1 霍尔推力器系统 |
| 2.2.2 光谱诊断系统 |
| 2.3 谱线频域特性研究 |
| 2.3.1 谱线频域分布的实验测量 |
| 2.3.2 上能级角动量量子数和谱线强度关系研究 |
| 2.4 谱线强度空间分布特性研究 |
| 2.4.1 光谱信号的空间分布特性 |
| 2.4.2 霍尔推力器的光谱分区法 |
| 2.5 谱线自吸收效应研究 |
| 2.5.1 等离子体的辐射陷阱效应 |
| 2.5.2 自吸收现象实验研究 |
| 2.6 光谱强度测量值的涨落特性研究 |
| 2.6.1 谱线强度测量值涨落原因分析 |
| 2.6.2 光电器件对光谱信号测量值的影响 |
| 2.6.3 推力器工况对谱线强度测量值涨落的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 羽流区和加速区的光谱诊断方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 应用于羽流区的日冕模型 |
| 3.2.1 日冕模型的适用条件 |
| 3.2.2 基于日冕模型的双谱线比光谱诊断方法 |
| 3.2.3 光谱结果与探针结果的对比分析 |
| 3.3 羽流区和加速区的其他动力学过程 |
| 3.3.1 离子激发过程研究 |
| 3.3.2 亚稳态动力学过程研究 |
| 3.4 基于改进日冕模型的多谱线比诊断方法 |
| 3.4.1 改进日冕模型和多谱线比方法原理 |
| 3.4.2 多谱线比方法的灵敏性和模型可靠性分析 |
| 3.4.3 光谱诊断与探针测量、仿真结果的对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 近阳极区和电离区的光谱诊断方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 霍尔推力器放电通道内部的光谱特性 |
| 4.3 碰撞-辐射模型 |
| 4.3.1 激发能级和动力学过程 |
| 4.3.2 亚稳态的动力学机制研究 |
| 4.3.3 帕邢2p能级的动力学机制研究 |
| 4.3.4 碰撞-辐射模型速率平衡方程组 |
| 4.4 谱线比和法的理论和实验研究 |
| 4.4.1 谱线比和法原理分析 |
| 4.4.2 谱线比和法的灵敏性和可靠性分析 |
| 4.4.3 诊断结果与仿真结果的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 推力器工作特性的光谱诊断研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 推力器粒子特征参数的光谱诊断 |
| 5.2.1 放电电压与电子温度?密度关系研究 |
| 5.2.2 磁场强度与电子温度、密度关系研究 |
| 5.2.3 工质流量与活性粒子密度关系研究 |
| 5.3 背景气体密度对推力器放电过程影响的研究 |
| 5.3.1 氢气返流实验设计 |
| 5.3.2 放电特性的理论与诊断研究 |
| 5.4 推力器点火阶段等离子体电离分布的图像诊断 |
| 5.4.1 推力器图像诊断原理 |
| 5.4.2 推力器点火动态特性观测的实验设置 |
| 5.4.3 点火过程物理机制分析研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）离子源电离室放电特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 离子源主要构型及其研究现状 |
| 1.3 离子源电离室诊断方法研究现状 |
| 1.4 国内外研究现状简析 |
| 1.5 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 离子源电离室磁场特性研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 离子源电离室磁场结构仿真及验证 |
| 2.2.1 离子源电离室结构设计 |
| 2.2.2 会切型磁场仿真研究 |
| 2.2.3 发散型磁场仿真研究 |
| 2.2.4 电离室磁场实验测量 |
| 2.3 磁场构型对电离室放电特性研究 |
| 2.3.1 离子源实验平台及光谱-探针诊断实验系统 |
| 2.3.2 磁场构型对放电电压的影响 |
| 2.3.3 磁场对电离室光强分布的影响 |
| 2.3.4 磁场对电离室等离子体参数的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 离子源电离室电场特性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微波离子源电离室电场结构仿真设计 |
| 3.2.1 微波离子源天线构型设计及优化 |
| 3.2.2 环形天线电场分布研究 |
| 3.2.3 四角星天线电场分布研究 |
| 3.2.4 八角星天线电场分布研究 |
| 3.3 电场结构对电离室光强分布的研究 |
| 3.3.1 微波离子源放电及成像测试实验系统 |
| 3.3.2 环形天线电离室光强分布特性 |
| 3.3.3 四角星天线电离室光强分布特性 |
| 3.3.4 微波功率对光强分布特性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 离子源电离室等离子体参数的诊断实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电子温度和密度的诊断方法 |
| 4.2.1 单探针数据处理方法优化 |
| 4.2.2 光谱谱线比诊断方案的分析与优化 |
| 4.2.3 利用光强分布特性的诊断校核方法 |
| 4.2.4 光谱探针联合诊断结果对比 |
| 4.3 考夫曼电离室等离子体参数诊断研究 |
| 4.3.1 电流对电子温度和密度的影响 |
| 4.3.2 气流对电子温度和密度的影响 |
| 4.4 微波电离室等离子体参数诊断研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电离室等离子体参数分布与启动特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 考夫曼电离室等离子体参数分布特性研究 |
| 5.2.1 电子温度的空间分布 |
| 5.2.2 电子密度的空间分布 |
| 5.3 微波电离室等离子体电离分布特性研究 |
| 5.3.1 等离子体电离分布诊断方法 |
| 5.3.2 环形天线下的等离子体电离分布 |
| 5.3.3 四角星天线下的等离子体电离分布 |
| 5.4 微波电离室点火启动特性研究 |
| 5.4.1 点火启动过程实验观测 |
| 5.4.2 点火启动工况条件及分析 |
| 5.5 研究展望 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、高速高精度多谱线光谱诊断系统的研究（论文参考文献）
- [1]近海底二氧化碳中红外原位探测系统的研制及应用[D]. 刘志伟. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于标准温度法的变极性等离子弧焊电弧温度场研究[D]. 王学龙. 内蒙古工业大学, 2021(01)
- [3]高超声速流中气体分子与陶瓷靶碰撞光谱特性研究[D]. 蔡鹏程. 长春理工大学, 2021(01)
- [4]水下湿法焊接电弧等离子体温度及其组分研究[D]. 徐翔. 华东交通大学, 2020(01)
- [5]水稻叶片逆境胁迫生理与重金属信息快速检测方法研究[D]. 申婷婷. 浙江大学, 2020
- [6]可调谐激光吸收光谱高灵敏度测量方法及应用研究[D]. 王振. 清华大学, 2020(01)
- [7]PCD材料放电加工等离子体特性及去除机理研究[D]. 刘嘉霖. 中国矿业大学(北京), 2020(04)
- [8]基于高品质V型腔的高精度光反馈腔增强吸收光谱技术研究[D]. 罗治福. 国防科技大学, 2019(01)
- [9]霍尔推力器放电过程的光谱特性及光谱诊断方法研究[D]. 颜世林. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]离子源电离室放电特性研究[D]. 孟圣峰. 哈尔滨工业大学, 2019(02)