基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法技术

本发明专利技术提供一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法，包括以下步骤：使可覆盖待测气体中某种吸收分子的多个吸收谱段的激光沿单一光路穿过被测气体区域，得到多个吸收谱段对应的吸收率积分测量数据；利用上述吸收谱段的线强度和吸收率积分构建求解气体温度概率密度分布的积分方程组；对积分方程组进行归一化和离散化处理，解得气体温度概率密度分布的多项式拟合参数，计算出气体温度概率密度分布。相比于多视角多光谱成像系统，本发明专利技术的优点是结构简单，所需光学窗口少，使用有限个离散的吸收谱段，无需温度分布先验信息即可重建气体温度概率密度分布，重建速度快，效果优异，在非接触式非均匀温度分布测量领域具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法
本专利技术涉及一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法，具体涉及在被测温度参数非均匀分布时，能够具有高精度的单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法。不要求光谱线强度连续，适用范围广。
技术介绍
可调谐激光吸收光谱技术(TDLAS)由于其快速、非侵入、灵敏，能够现场测量多个流场参数的优点，在温度和物质浓度精确测量领域是一种有效的方法，被广泛应用在燃烧诊断、燃烧控制等方面，应用潜力巨大，前景可观。两条吸收谱线的单光路激光吸收光谱技术用来获取流场沿激光路径的平均温度和组分浓度。如专利“一种TDLAS气体测温检测方法”(专利号：CN201510410013.0)根据计算机测温处理软件，提取两路电信号锯齿波形吸收峰区域面积，进行比对处理运算，得到燃烧流场平均温度值。多条吸收谱线的激光吸收光谱技术通过求解一个线性方程组来重建吸收分布。例如专利“基于激光吸收光谱技术的高温测量及温度场重建的装置”(专利号：CN201320136230.1)同时利用多个探测器和多条吸收谱线，将激光吸收光谱技术与计算机断层扫描技术相结合，实现了温度场的重建。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法，该方法包括以下步骤：步骤一，获取激光单光路多个吸收谱段的测量数据：利用一种气体分子的多个激光吸收谱段，将扫描波长覆盖所述多个吸收谱段的激光束分为两束，一束穿过被测气体温度分布场作为吸收信号，另一束穿过标准具作为参考信号，通过Voigt线型拟合得到每个吸收谱段对应的吸收率积分的测量数据；步骤二，根据一种气体的多个吸收谱段在不同温度下的线强度和对应吸收率积分测量数据构建求解被测气体温度概率密度分布的积分方程组：利用激光器发出不同中心波长的激光谱段，使激光沿相同路径穿过所述被测气体温度分布场，获得测量信号，选出N个对应的吸收率积分作为测量数据：

【技术特征摘要】
1.一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法，该方法包括以下步骤：步骤一，获取激光单光路多个吸收谱段的测量数据：利用一种气体分子的多个激光吸收谱段，将扫描波长覆盖所述多个吸收谱段的激光束分为两束，一束穿过被测气体温度分布场作为吸收信号，另一束穿过标准具作为参考信号，通过Voigt线型拟合得到每个吸收谱段对应的吸收率积分的测量数据；步骤二，根据一种气体的多个吸收谱段在不同温度下的线强度和对应吸收率积分测量数据构建求解被测气体温度概率密度分布的积分方程组：利用激光器发出不同中心波长的激光谱段，使激光沿相同路径穿过所述被测气体温度分布场，获得测量信号，选出N个对应的吸收率积分作为测量数据：其中，i是吸收谱段的编号，范围是从一到选取的吸收谱段总个数。Ai代表第i个吸收谱段所对应的吸收率积分测量数据。P代表待测气体的总压力，单位是一个大气压atm。L代表待测气体路径长度，单位是厘米cm。T是待测气体的温度，单位为开尔文K。T1和T2分别是待测气体的温度下限和上限，单位为开尔文K。Si(T)代表第i个吸收谱段的激光在温度T下的线强度值，单位是cm-2atm-1。X(T)代表温度为T的气体组分的摩尔分数。f(T)代表温度T对应气体的路径分数。考虑到在测量中，气体组分的浓度分布近似为均匀分布，故(1)式可简化为：步骤三，对积分方程组进行归一化处理：...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹章，徐立军，邱爽，郭宇东，陈亚婧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11