Auto-digital gain balancing: a new detection scheme for high-speed chemical species tomography of minor constituents
Auto-digital gain balancing: a new detection scheme for high-speed chemical species tomography of minor constituents
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自动数字增益平衡：微量成分高速化学物质断层扫描的新检测方案
DOI：
10.1088/0957-0233/22/11/115304
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发表时间：
2011
影响因子：
2.4
通讯作者：
Pal S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pal S
在许多动态气相反应过程中，测量微量组分的分布非常重要，即< 10− 3体积（1000 ppm）。一种这样的情况是通过催化转化对汽车汽油发动机排气进行后处理，其中特征性挑战是以1000帧/秒的速度在50 mm直径的排气管上对10 ppm（平均）一氧化碳（CO）的分布进行成像;该特定问题已经作为案例研究进行了研究。在本文中，我们提出了一种新的电子方案，实现了所需的测量约10− 3的吸收与10− 4的精度在kHz带宽。这是以前任何已知技术都无法实现的。我们称之为自动数字增益平衡的新方案。它适合于许多同时测量通道的复制，在某些情况下，它允许同时测量多个物种。实验演示在近红外。在可调谐半导体激光器的单次扫描中，对CO和CO2进行了测量，峰值吸收处的信噪比为20 dB。这项工作为许多动态气相系统中微量成分的化学物种层析成像铺平了道路。
In many dynamic gas-phase reaction processes, there is great interest to measure the distribution of minor constituents, ie< 10− 3 by volume (1000 ppm). One such case is the after-treatment of automotive gasoline engine exhaust by catalytic conversion, where a characteristic challenge is to image the distribution of 10 ppm (average) of carbon monoxide (CO) at 1000 frames per second across a 50 mm diameter exhaust pipe; this particular problem has been pursued as a case study. In this paper, we present a novel electronic scheme that achieves the required measurement of around 10− 3 absorption with 10− 4 precision at kHz bandwidth. This was not previously achievable with any known technology. We call the new scheme Auto-Digital Gain Balancing. It is amenable to replication for many simultaneous measurement channels, and it permits simultaneous measurement of multiple species, in some circumstances. Experimental demonstrations are presented in the near-infrared. In single scans of a tunable diode laser, measurements of both CO and CO 2 have been made with 20 dB signal-to-noise ratio at peak absorption. This work paves the way for chemical species tomography of minor constituents in many dynamic gas-phase systems.
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H. McCann
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