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公开(公告)号：CN113702330A
公开(公告)日：2021-11-26
申请号：CN202110916241.0
申请日：2021-08-10
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提供了一种波长调制激光吸收光谱线型参数在线提取方法与系统。系统包括基于信号发生器、激光器、光纤、待测气体以及数据采集模块组成的调制光谱光强记录器与基于FPGA的在线神经网络计算模块。根据光强记录器记录的时间光强关系，计算机解调出归一化二次谐波峰值生成神经网络模型的训练集并训练。基于FPGA实现激光幅值信号的采集，输入神经网络模型，实现对调制吸收谱归一化二次谐波峰值的计算。本发明的特点在于利用了FPGA的在线计算优势以进行信号的在线谐波分析，不仅降低了调制吸收谱信号采集的复杂度，也结合神经网络的方法拓宽了波长调制方法对温度、浓度等气体参数的测量范围，具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN111089661B
公开(公告)日：2020-11-03
申请号：CN201911224228.8
申请日：2019-12-04
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/32
摘要： 本发明提出一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，属于可调谐二极管激光吸收光谱技术领域，用于待测气体温度快速提取。该温度快速提取方法包括以下步骤：获取波数扫描的激光穿过待测气体后的吸收谱；计算吸收谱随波数变化曲线的一阶微分和二阶微分；建立温度快速提取模型；使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体温度值。本发明仅利用一个激光吸收光谱即可进行温度快速提取，有效利用吸收谱的形状信息，简化了传统的双吸收谱线温度提取方式。同时温度快速提取方法计算时间短，适于硬件实现，在温度实时测量方面具有广阔的前景。
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公开(公告)号：CN111089661A
公开(公告)日：2020-05-01
申请号：CN201911224228.8
申请日：2019-12-04
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/32
摘要： 本发明提出一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，属于可调谐二极管激光吸收光谱技术领域，用于待测气体温度快速提取。该温度快速提取方法包括以下步骤：获取波数扫描的激光穿过待测气体后的吸收谱；计算吸收谱随波数变化曲线的一阶微分和二阶微分；建立温度快速提取模型；使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体温度值。本发明仅利用一个激光吸收光谱即可进行温度快速提取，有效利用吸收谱的形状信息，简化了传统的双吸收谱线温度提取方式。同时温度快速提取方法计算时间短，适于硬件实现，在温度实时测量方面具有广阔的前景。
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公开(公告)号：CN107505507B
公开(公告)日：2019-10-01
申请号：CN201710699191.9
申请日：2017-08-16
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01R23/16
摘要： 本发明涉及一种用于解调含有高斯有色噪声信号的递推解调器的设计，其包括采样模块、误差估计模块、相关性计算模块以及差分解调模块。先设置采样频率，对待测信号采样；然后使用误差估计模块对信号进行递推估算，计算估计误差；再以此估计误差为输入，根据设置的有色噪声模型的阶次与H无穷控制算子，设计相关性计算模块，递推计算噪声的相关性矩阵；递推到km次后，根据相关性矩阵的计算结果设置差分解调模块的阶次参数，对采样信号进行解调计算，判断解调结果是否符合精度要求，达到要求后输出解调结果。本发明的特点是整个解调过程以递推迭代形式实现，可根据解调的精度要求灵活选取递推次数，便于硬件实现。可用于电学层析成像的信号解调。
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公开(公告)号：CN107561367A
公开(公告)日：2018-01-09
申请号：CN201710698112.2
申请日：2017-08-15
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01R27/02
摘要： 本发明涉及一种基于压缩感知理论的宽频谱阻抗测量的装置及方法，所用元件包括：现场可编程门阵列，直接数字式频率合成器，阻抗电压转换器，伪随机调制器，低通滤波器，模数转换器。该方法包括以下步骤：首先，对待测阻抗施加正弦电压激励，通过阻抗电压转换器将待测阻抗值转换为电压信号；接着，该电压信号通过伪随机调制器和低通滤波器进行信号压缩，由模数转换器能够以低于奈奎斯特采样频率的速率进行采样；最后，在上位机中通过压缩感知重建算法从采样信号中恢复输出电压的信息，进而得到阻抗值，实现宽频谱的阻抗测量。上述装置及方法具有成本低、功耗低、资源消耗少、实现简单、突破奈奎斯特采样定理的限制等优点，具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN113447458B
公开(公告)日：2022-08-19
申请号：CN202110537724.X
申请日：2021-05-18
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01N21/39
摘要： 本发明提出一种基于激光吸收阻抗谱的气体温度与浓度测量方法，属于激光吸收光谱技术领域，用于气体温度、分子浓度的路径均值测量。激光吸收阻抗谱是以激光吸收强度谱为强度、激光吸收相位光谱为相位的复阻抗谱，相比于传统的激光吸收强度谱技术，激光吸收阻抗谱能获得透射光的完整复线型特征，丰富测量数据，提高温度和浓度的测量精度及抗噪声能力。在具体的测量过程中，首先采用强度调制法同时测量强度及相位谱，并使用混频的方式降低探测信号频率，然后同时对强度谱面积和相位谱峰峰值进行查表操作，获得温度和浓度值。该方法易于硬件实现，在气体参数实时高精度监测方面具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN113252204B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN202110365293.3
申请日：2021-04-01
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01K11/00
摘要： 本发明提出一种基于幅度调制的激光吸收光谱温度测量方法，用于目标气体温度的快速抗干扰测量；所用元件包括：两个可调谐二极管激光器、光纤合束器、马赫曾德干涉仪、光纤分束器、准直镜和两个光电探测器。该方法包括以下步骤：调整激光器的注入电流，令激光在目标气体吸收谱线处线性扫描，将两束覆盖不同吸收谱线的激光，经过光纤合束器后通过马赫曾德干涉仪，产生载波信号；通过光纤分束器使一束激光经过准直镜后穿过目标气体；另一束激光通过无吸收的光路到达探测器。对探测信号进行计算得到光谱吸收面积，进而得到目标气体的温度。本发明的温度测量方法结构简单，适于硬件实现，具有强抗干扰能力，在气体参数实时监测方面具有广阔的前景。
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公开(公告)号：CN111077109B
公开(公告)日：2021-06-11
申请号：CN202010045075.7
申请日：2020-01-16
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提出一种基于双光梳光谱技术的温度和浓度测量系统和方法，属于激光吸收光谱技术领域。测量系统包括两个重复频率差小于1MHz的光学频率梳、2×2光纤耦合器、光学带通滤波器、准直器、低通滤波器、光电探测器、数据采集卡等；双光梳经耦合分束，一路为测量光路，经待测气体和光学带通滤波器后由光电探测器接收；一路为参考光路，经光学带通滤波器后耦合到光电探测器；双光梳在光电探测器上产生的干涉信号经低通滤波器滤波后被数据采集卡采集；通过对测量和参考光路的干涉信号做傅里叶变换提取吸收谱信息，最后基于多色法和最小二乘法计算温度和浓度。本发明利用光频梳的精密光谱分辨能力实现温度和浓度的免波长标定测量，具有广阔应用前景。
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公开(公告)号：CN111089850A
公开(公告)日：2020-05-01
申请号：CN202010096169.7
申请日：2020-02-17
申请人： 北京航空航天大学
摘要： 本发明提供一种基于单一组分吸收光谱的多组分浓度的估计方法。包括以下步骤：该方法以燃烧的数值仿真结果为基础，结合神经网络算法，获得一个从激光路径上单一组分的吸收谱信息到该路径上其余组分平均浓度的网络模型，从而根据燃烧过程单一组分的激光吸收光谱信息估计路径上其余待测组分的平均浓度。本发明的效果是在吸收信息有限的情况下，利用单一组分的少量吸收谱信息实现对其余组分浓度的估计，减少了激光吸收光谱技术中多组分浓度同时测量时需要的吸收谱线数目，减少了测量时的数据量和计算量，从而可以根据易测组分的吸收信息估计燃烧场中其余组分的浓度，避免了有些组分由于吸收谱信息获取困难导致的信息缺失问题，具有广阔的应用前景。
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公开(公告)号：CN108333434A
公开(公告)日：2018-07-27
申请号：CN201810096038.1
申请日：2018-01-31
申请人： 北京航空航天大学
IPC分类号： G01R27/26
CPC分类号： G01R27/2605
摘要： 本发明涉及一种分程式并行结构电容阵列测量电路，其特征在于包括五个部分：通道选择电路、分程式C/V转换器、数字递推解调器、激励信号发生电路和控制电路。针对具有N个电极的电容阵列传感器，所述电路具有N个测量通道；每个通道包括一个通道选择电路，每个通道选择电路具有两个“T”型开关电路，每个“T”型开关电路电路包括三个电子开关；每个通道包括一个分程式C/V转换器，每个C/V转换器包括一个反馈电容、M个反馈电阻、M个电子开关、一个运算放大器；数字递推解调器包括N个模数转换器和一个数字信号处理芯片，每个通道单独使用一个模数转换器，多个通道共用一个数字信号处理芯片；激励信号发生电路包括一个参考时钟、一个相位累加器、一个正弦查找表、一个数模转换器、一个低通滤波器。
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