The invention provides a method for simultaneously measuring effective path length and gas concentration of a multi-pass gas absorption cell, which relates to the technical field of absorption spectrum detection. It includes the following steps: tunable laser output beam enters the multi-pass gas absorption cell and fills the gas absorption cell with the gas to be measured; tuning the laser output wavelength, measuring the incident light intensity and the output light intensity, and obtaining the gas absorption spectrum; using the relationship between the absorption line type and the pressure, adjusting the pressure in the gas cell to obtain the gas absorption spectrum at different pressures. Line. The invention can simultaneously measure the effective length of the gas absorption tank and the gas concentration in the gas tank at different pressures, without calibrating the effective length of the gas absorption tank before measuring, avoiding the influence of the error of sample gas concentration on the measurement results, and has high accuracy. At the same time, the system of the invention has simple structure, is easy to build and adjust, and is convenient to operate.
【技术实现步骤摘要】
一种多程气体吸收池有效程长与气体浓度同时测量方法
本专利技术涉及吸收光谱检测
，具体涉及一种多程气体吸收池有效程长与气体浓度同时测量方法。
技术介绍
吸收光谱技术广泛的应用于污染气体检测、工业排放气体监测、医疗诊断、国防安全等领域。光谱技术具有检测灵敏度高的优点，最低检测限可达到ppb-ppt量级，可以实现工业过程气、口腔样气以及环境污染气中的痕量气体成分检测。由于每一种分子都有其特有的“指纹”特征，对光的吸收具有强选择性，而且响应时间快，可以实现大范围现场实时监测。吸收光谱检测灵敏度与有效吸收程长成正比关系，通过增加有效吸收程长可以提高探测灵敏度。利用多通反射吸收池，可以有效的增加吸收路径长度。多通吸收池是利用光在气体池内多次来回反射的原理，增加有效吸收程长，通常可以将吸收路径长度增加几百倍。每一次反射，光线通过不同的光路穿过气体池。应用吸收光谱技术开展大气衡量气体探测时，需要对仪器进行吸收程长定标。常用的标定方式是利用浓度已知的标准气体和吸收光谱，反演出气体吸收程长。使用该方法标定出的气体池有效吸收程长若出现较大误差是合理的，因为很难获得浓度准确的标准气...
【技术保护点】
1.一种多程气体吸收池有效程长与气体浓度同时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：将激光(6)入射到装有高反射率腔镜的气体吸收池(8)内，从气体吸收池(8)透射出来的激光(6)聚集到红外探测器(10)上，红外探测器(10)将光信号转化成电信号，由数据采集卡(5)记录并输入到数据处理系统(2)中进行处理及存储，得到输出信号；第二步：调谐激光(6)的波长，得到不同频率的激光(6)，数据采集卡(5)记录各频率ν下的入射光强，计算得到各频率ν下的出射光强I(ν)＝I0(ν)exp[‑α(ν)L]，其中L是光学吸收长度，α(ν)是吸收系数，吸收系数α(ν)和积分吸收截面S(T)...
【技术特征摘要】
1.一种多程气体吸收池有效程长与气体浓度同时测量方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：将激光(6)入射到装有高反射率腔镜的气体吸收池(8)内，从气体吸收池(8)透射出来的激光(6)聚集到红外探测器(10)上，红外探测器(10)将光信号转化成电信号，由数据采集卡(5)记录并输入到数据处理系统(2)中进行处理及存储，得到输出信号；第二步：调谐激光(6)的波长，得到不同频率的激光(6)，数据采集卡(5)记录各频率ν下的入射光强，计算得到各频率ν下的出射光强I(ν)＝I0(ν)exp[-α(ν)L]，其中L是光学吸收长度，α(ν)是吸收系数，吸收系数α(ν)和积分吸收截面S(T)还有吸收截面σ(ν)和浓度N的关系为：其中是归一化的分子吸收谱线线型，满足：它与吸收气体的浓度N和压强P相关，积分吸收截面S(T)的值通过HITRAN红外光谱数据库获得；第三步：入射光强和出射光强通过红外探测器(10)或者光谱仪测得，通过压强控制系统控制气体吸收池(8)内的压强，在这过程中，吸收气体的浓度N保持不变，得到如下一系列方程组：第四步：为了准确提取出探测信号中包含的吸收程长L和气体浓度N的信息，利用多元非线性回归算法，构造目标函数：当目标函数u取最小值时，此时的N和L为方程组的最优解，即可得到有效程长L和气体浓度N的值。2.根据权利要求1所述的一种多程气体吸收池有效程长与气体浓度同时测量方法，其特征在于：第一步中激光(6)由高光束质量的宽调谐窄线宽量子级联激光器射出，激光(6)为可调谐...
【专利技术属性】
技术研发人员：周胜，张磊，李劲松，俞本立，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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