1, 1, 1, 3, 4, 4, 4-7氟-3-(3氟甲基)-2-丁酮（C5-PFK）气体因其优良的电气绝缘性能和良好的环保特性受到国内外广泛关注。 制备高精度的C5-PFK混气并实现对其混合比的精准检测, 有利于对C5-PFK混气的科学论证, 最大限度的减少电力隐患。 采用FTIR实验, 结合B3LYP方法进行光谱理论计算, 对C5-PFK气体的红外光谱吸收特性进行了研究; 针对测试环境中可能存在的CO2及微水气体, 在相同的温压及光程条件下进行了谱线交叉干扰分析; 基于非分散性红外线(NDIR)技术对C5-PFK混气混合比传感器进行了仿真测试, 开展了传感器硬件系统的整体设计。 根据传感器的输出特性, 建立了BP神经网络温度补偿模型, 并对传感器的重复性及示值误差进行了测试。 结果表明: C5-PFK气体的强吸收峰位置分别为1 200、 1 262及1 796 cm-1, 分子理论计算与气体实测的红外光谱吻合较好; 合成空气背景下1 262 cm-1位置CO2气体的吸光度为6.04×10-7, 150 nm滤波带宽内微水峰面积影响因子约为3.15×10-3, 谱线交叉干扰可忽略不计, 采用NDIR技术选择1 262 cm-1位置实现混合比检测切实可行; 以量程追踪光程, 传感器仿真测试结果显示6.5 mm光程可实现0~15%的C5-PFK混气混合比的检测。 传感器输出特性显示: 吸收变量SA/SB值随温度的升高而减小, 呈现非线性关系; 10%的C5-PFK/Air混气在BP神经网络算法温度补偿前后最大示值误差分别为29.23%及1.29%, 补偿后输出吸收变量SA/SB值基本保持不变; 传感器重复性测试显示RSD为0.27%, 小于3%; 不同浓度对应的传感器示值的线性拟合系数R2为0.999, 最大示值误差为2.47%。 综上, 验证了该检测方法及其传感器在C5-PFK气体混合比检测范围、 抗干扰能力及可靠性等方面优势, 为C5-PFK混气电气设备混合比检测提供一种可行的解决方案。

该文将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、炭黑(C)和水热法制备的钛酸钡(BaTiO3,BTO)纳米颗粒复合, 旋涂得到BTO/PDMS/C柔性压电复合薄膜。研究结果表明, 制备的BTO纳米颗粒尺寸均匀, 粒径约(58±10) nm; 当C的质量分数为12%时, BTO/PDMS/C柔性复合薄膜输出性能最优, 输出电压可达11.14 V, 输出电流为6.23 μA; 当负载电阻为5 MΩ时, BTO/PDMS/C柔性复合薄膜输出功率可达8.45 μW。经4 000次循环测试表明, 该文制备的BTO/PDMS/C柔性压电复合薄膜具备稳定的压电输出, 是制备可穿戴电子器件及其监测元件的良好选择。

为选择合适的激光参量与光伏电池参量, 以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率, 通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元, 也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池, 研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中, 在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中, Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W, 能量转换效率从50.9%下降至21.2%; GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W, 能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加, 光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和, 但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降, 所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。

利用描述CO₂激光器动力学过程的六温度模型理论,建立了计算调Q CO₂激光功率放大器输出特性的数学模型,进行了理论分析和数值计算,并讨论了分光比等参数对输出脉冲特性、输出光谱的影响。结果表明:该调Q CO₂激光功率放大器存在临界增益长度和临界光强分束比,低于临界值时无法获得激光输出;该调Q CO₂激光功率放大器的输出激光脉冲波形、峰值功率、脉冲宽度、输出光谱与光强分束比、抽运电子数密度等参数有关,光强分束比越小,输出的调Q激光脉冲宽度越大,峰值功率越低;该调Q CO₂激光功率放大器利用Q调制的高增益特性,通过控制调Q元件所在的低功率支路可以实现高平均功率的调Q脉冲CO₂激光输出,很好地解决了调Q CO₂激光功率放大器难以高功率运转的问题。

在高功率主振荡功率放大激光器(MOPA)中,放大的自发辐射(ASE)及其引起的 自激振荡对激光器输出光特性有显著影响。理论分析了自激振荡与光纤端面 反射率的关系。基于自行设计的MOPA光纤激光器系统,实验研究了自激振荡 与增益光纤长度、抽运光功率和信号光功率之间的关系,并根据实验结果归 纳出MOPA光纤激光器的输出特性曲线。结果表明放大级的放大倍数介于 10～15之间时,输出光谱中自激振荡光所占的比例最小。实验结果为优 化MOPA光纤放大器、提高输出激光的信噪比提供了一定参考。

光伏照明系统中作为能量来源的太阳能电池板，其输出特性关系到能量转换效率的衡量以及最大功率跟踪精确性的判断。精确模拟了电池板的等效电路，并通过在Matlab/Simulink中建立其模型，得出电池板输出功率会随着电压的不断增大，先增大再减小；而且随着光照强度的增强而增大和温度的升高而减小。此外，通过对电池板模型进行改善，得出电池板最大功率处所对应的电压值会随着并联电池板的数量增加而减小，但当并联电池板数量超过3时输出曲线就基本保持不变；最大功率峰值会随着串联电池板数量的增加先增大，当串联电池板数量超过一定值时最大功率值开始保持不变。这为光伏照明系统的建立提供良好的理论支持。

为了提升非链式DF激光器输出能量与电光转换效率, 使用有限元分析法, 分别计算了Chang氏电极和粗糙阴极与光滑阳极组成的平板电极间的静电场分布。对于Chang氏电极, 引入了火花针尖端强电场, 计算了火花针紫外预电离放电的电场分布。对于平板电极, 计算了阴极表面毛刺尖端的静电场分布, 发现毛刺会在阴极表面形成一系列较高强度的电场区域而不会导致平板电极间电场均匀性恶化。进而对两种电极进行了脉冲放电实验, 获得了非链式脉冲DF激光器的放电特性和输出参数。实验结果表明: 均匀电场分布有利于提高非链式脉冲DF激光器的输出能量; 自引发DF激光器阴极毛刺尖端强电场有利于实现体放电; 自引发放电更适用于大体积均匀放电。

针对双圈同轴式光纤(TCCOF)位移传感器用于滑动轴承油膜厚度检测时, 由于传播介质为润滑油, 传感器输出特性会受到影响, 本文根据折射定律分析了传播介质对光纤最大入射角的影响, 考虑传播过程中的光损并利用光场的准高斯分布规律建立了润滑油环境下的传感器数学模型, 同时通过仿真计算得到了传播介质不同时的传感器输出特性。在此基础上, 搭建了相应的传感器标定实验平台进行验证。结果表明: 空气中TCCOF传感器的灵敏度为0.691/mm, 润滑油中TCCOF传感器的灵敏度为0.464/mm; TCCOF传感器在润滑油测量环境中可减小光功率不同对传感器特性的影响; TCCOF传感器灵敏度随着反射面曲率半径的增大而增大; 由于具有对称结构, 当反射面为圆柱面时, TCCOF传感器可减小探头周向安装角度对其输出特性的影响。因此, 在利用TCCOF传感器进行油膜厚度检测时, 必须在相应润滑油环境下及相应的反射面情况下进行传感器标定。