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一种基于正弦调制时域拟合的气体吸收率在线测量方法技术

技术编号:20220324 阅读:69 留言:0更新日期:2019-01-28 19:20
一种基于正弦调制时域拟合的气体吸收率在线测量方法,属于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术领域。该方法利用正弦信号对可调谐半导体激光器电流进行调制,实现激光器波长正弦调制的同时,确保入射光强激光强度(基线)具有明确表达式;通过将吸收率在频域和时域之间进行转换,结合明确的基线表达式,通过在时域上对透射激光强度进行拟合实现基线与气体吸收率的同步在线测量。该方法操作简便,有效地解决了传统直接吸收法(三角或锯齿信号扫描)基线拟合受人为因素影响大、吸收率测量精度低、时间分辨率低、数据处理复杂等问题,预期可为谱线参数高精度标定、复杂工业现场中气体参数在线监测提供测量手段。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正弦调制时域拟合的气体吸收率在线测量方法
本专利技术涉及一种气体吸收率在线测量方法,尤其涉及一种基于可调谐二极管激光吸收光谱直接吸收法技术的吸收率测量方法,属于激光光谱及气体测量

技术介绍
可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunablediodelaserabsorptionspectroscopy,TDLAS)由于其非接触、测量灵敏度高、抗干扰能力强等优点,已经发展成为高精度气体参数诊断主要手段之一。该方法利用窄带可调谐半导体激光器扫描分子吸收谱线,结合比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律,计算出分子吸收率,进而确定气体温度、浓度、压力、谱线物理参数等信息。TDLAS经过多年的发展已形成直接吸收和波长调制两种主要测量方法。直接吸收法利用低频三角波或者锯齿波扫描分子吸收谱线,通过入射光与透射光之间的关系结合比尔-兰伯特(Beer-Lambert)定律直接计算出分子吸收率,物理概念清晰,操作简单;波长调制法在低频扫描基础上加载高频正弦调制,通过谐波检测有效降低实验中颗粒物、激光强度波动等噪声干扰,具有较高灵敏度,鲁棒性较好,在复杂工业现场等恶劣环境具有显著优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于正弦调制时域拟合的气体吸收率在线测量方法,其特征是该方法包括如下步骤:1)针对待测谱线在光谱数据库中确定其谱线中心波长v0;2)通过调节激光控制器(2)中心电流及温度控制可调谐半导体激光器(3)输出激光的波长在v0附近,通过信号发生器(1)产生频率为ω的正弦信号,输入给激光控制器(2),用以调制激光控制器(2)的输出电流,进而调制可调谐半导体激光器(3)输出激光的波长;3)将可调谐半导体激光器(3)产生的激光通过光纤分束器(4)分为两路,一路经过准直后穿过待测气室(5),通过第一光电探测器(6)接收透射激光强度;另一路激光射入干涉仪(7),通过第二光电探测器(8)探测干涉仪(7)的...

【技术特征摘要】
1.一种基于正弦调制时域拟合的气体吸收率在线测量方法,其特征是该方法包括如下步骤:1)针对待测谱线在光谱数据库中确定其谱线中心波长v0;2)通过调节激光控制器(2)中心电流及温度控制可调谐半导体激光器(3)输出激光的波长在v0附近,通过信号发生器(1)产生频率为ω的正弦信号,输入给激光控制器(2),用以调制激光控制器(2)的输出电流,进而调制可调谐半导体激光器(3)输出激光的波长;3)将可调谐半导体激光器(3)产生的激光通过光纤分束器(4)分为两路,一路经过准直后穿过待测气室(5),通过第一光电探测器(6)接收透射激光强度;另一路激光射入干涉仪(7),通过第二光电探测器(8)探测干涉仪(7)的出射激光强度,第一和第二光电探测器将光信号转换为电信号传入计算机(10);4)令可调谐半导体激光器(3)输出激光瞬时波长为:对第二光电探测器(8)采集到的信号,利用Matlab程序拟合得到公式(1)中的系数a1,ω,η1,a2,η2;其中t为探测时间,为激光中心波长,a1、a2分别为线性和...

【专利技术属性】
技术研发人员:杜艳君彭志敏丁艳军
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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