一种基于快速傅里叶变换的气体吸收率在线测量方法技术

一种基于快速傅里叶变换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。该方法采用正弦波调制可调谐半导体激光器输出波长，通过对透射光强进行快速傅里叶变换，提取蕴含吸收信息的特征频谱重构透射光强，可有效消除颗粒物、光强波动等其他频率噪声信号干扰；结合中间变量η建立激光光强与波长之间的关系，以η为自变量对重构得到的透射光强进行拟合，实现入射光强与气体吸收率同步在线测量。该方法操作简便，应用范围广，解决了直接吸收法基线拟合不确定度大、波长调制法无法准确测量吸收率的问题，有效地提高了气体吸收率测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于快速傅里叶变换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)是一种利用窄带激光扫描分子吸收率，进而推测气体温度、浓度等参数的激光测量技术，由于其非接触、测量灵敏度高、抗干扰能力强等优点，已逐步发展成为气体参数诊断主要手段之一。气体吸收率作为TDLAS技术的关键核心参数，其高精度在线测量得到广泛的关注和研究。目前，气体吸收率通常是通过基于三角或锯齿波的直接吸收法(DAS)测量，其物理概念清晰，操作简单，但在应用中存在下述问题：1)基线(入射光强)拟合不确定度较大：基线一般采用多项式对透射光强两侧“无吸收区域”进行拟合，然后根据Beer-Lambert定律和激光频率得到吸收率，但由于谱线展宽、相邻谱线干扰和激光波长扫描范围受限等因素，无吸收区域在实际测量中难以获得。无吸收区域选择的不确定性会引起较大的基线拟合误差，进而导致吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于快速傅里叶变换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)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)输出激光的波长在待测谱线中心v0附近；2)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气室(5)，通过第一光电探测器(6)接收透射光强；另一路激光射入干涉仪(7)，通过第二光电探测器(8)探测干涉仪的出射光强，通过采集卡(9)采集第一和第二光电探测器光信号，并将其转换为电信号传入计算机(10)；3)令可调谐半导体激光器(3)输出激光瞬时波...

【技术特征摘要】
1.一种基于快速傅里叶变换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)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)输出激光的波长在待测谱线中心v0附近；2)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气室(5)，通过第一光电探测器(6)接收透射光强；另一路激光射入干涉仪(7)，通过第二光电探测器(8)探测干涉仪的出射光强，通过采集卡(9)采集第一和第二光电探测器光信号，并将其转换为电信号传入计算机(10)；3)令可调谐半导体激光器(3)输出激光瞬时波长为：式中t为探测时间序列，f为调制频率，为激光中心波长，a1、a2、a3分别为线性和非线性波长调制幅值，为基倍频初始相位角、和为二倍频和三倍频相位角；4)令入射到气室(5)前的瞬时入射光强为：式中为光强平均值，i1为线性光强调制幅度，i2和i3分别为二倍频和三倍频幅度，θ1为光强与频率调制基频相位差，θ2和θ3分别为光强与频率调制二倍频和三倍频相位差；5)定义中间变量将其代入公式(I)，得到激光波长与中间变量η的关系：其中，v(η)是以η为自变量的激光波长，“±”分别代表频率上升和下降沿；6)将η代入到公式(II)中，利用下式得到入射光强与中间变量η的关系：其中，I0(η)是以η为自变量的入射光强，B1＝i1cosθ1-3i3cosθ3,B2＝2i2cosθ2,B3＝4i3cosθ3,B4＝i1...

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