一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，包括以下步骤：获取腔衰荡吸收光谱测试中的包含完整衰荡过程的测试数据，生成衰荡曲线；从测试数据中选择多个用于推算光谱测量衰荡时间的分析时间点；从衰荡曲线分别确定多个分析时间点对应的测试数据，利用光强

【技术实现步骤摘要】
一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法


[0001]本专利技术涉及腔衰荡光谱测试
，具体涉及一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法。

技术介绍

[0002]在腔衰荡吸收光谱测量技术中，根据衰荡过程产生的衰荡过程数据来推算衰荡时间，进而推测腔内气体的吸收吸收。通常，理想的衰荡过程为单指数衰荡，而在实际的测试中由于光电探测器的特点，衰荡信号会被探测器的零输入时的偏置电压和系统噪声所干扰，衰荡信号偏离单指数衰荡的特点。
[0003]在现有技术中，通常利用最小均方拟合来推测衰荡时间，即在腔衰荡光谱测试(CRDS)中，其中的关键数据处理环节是利用实验得到的在衰荡过程中的输出强度随时间的演化推算衰荡时间，进而求得腔内介质的吸收参数，一方面其推算方法或过程直接决定着测量的精度，另一方面，基于测试过程会产生大量的数据和对计算机数据处理的快速要求，多次迭代和矩阵求解的拟合方法中需要较为复杂的数学处理，这样通常需要较长的计算机处理过程和计算时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，以解决现有技术中多次迭代和矩阵求解的拟合方法中需要较为复杂的数学处理，这样通常需要较长的计算机处理过程和计算时间的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术具体提供下述技术方案：
[0006]一种基于光强时间积分的光谱测量的衰荡时间推算方法，包括以下步骤：
[0007]步骤100、从腔衰荡吸收光谱测试实验中获取包含完整衰荡过程的测试数据，生成衰荡曲线；
[0008]步骤200、从所述衰荡曲线中选择多个用于推算光谱测量衰荡时间的分析时间点；
[0009]步骤300、从所述衰荡曲线分别确定多个所述分析时间点对应的测试数据，利用光强
‑
时间积分方法分别计算多个所述分析时间点的事件积分值；
[0010]步骤400、处理多个所述事件积分值得到衰荡时间计算公式，以确定所述完整衰荡过程的衰荡时间值。
[0011]作为本专利技术的优选方案，在步骤100中，所述测试数据在完整衰荡过程中具体为单指数衰荡信号、光电探测器的噪声信号以及偏置信号的叠加数据。
[0012]作为本专利技术的优选方案，在步骤100中，所述衰荡曲线为包含偏置电压和系统噪声信号的单指数衰荡曲线；
[0013]所述衰荡曲线的函数关系式为：
[0014]I(t)＝I0exp(
‑
t/τ
RD
)+I
P
+ΔI
[0015]其中，I0exp(
‑
t/τ
RD
)为单指数衰荡信号；I
P
为偏置信号；ΔI为噪声信号，且噪音信
号的时间积分等于零。
[0016]作为本专利技术的优选方案，在步骤200中，选择分析时间点的筛选规则为：
[0017]从所述完整衰荡过程的衰荡前期选择一组前期分析时间点，所述前期分析时间点对应的注入光被完全关断，且所述前期分析时间点的测试数据保持较高的信噪比；
[0018]从所述完整衰荡过程的衰荡后期选择一组后期分析时间点，所述后期分析时间点的测试数据包含光电探测器的噪声信号和腔衰荡吸收光谱测试系统的偏置电压信号。
[0019]作为本专利技术的优选方案，所述后期分析时间点对应的所述单指数衰荡信号的强度接近于零，所述后期分析时间点的测量数据只包含偏置信号I
P
和噪声信号ΔI；
[0020]所述前期分析时间点的测量数据包含单指数衰荡信号、偏置信号I
P
和噪声信号ΔI，任意两个相邻的前期分析时间点之间存在大于零的积分时间段。
[0021]作为本专利技术的优选方案，在步骤300中，利用光强
‑
时间积分方法分别计算多个所述分析时间点的事件积分值的实现方法为：
[0022]将两个所述前期分析时间点为一组，确定一组前期分析时间点之间的时间差值作为积分时间段，计算每组所述前期分析时间点的事件积分值；
[0023]计算两个所述后期分析时间点之间的事件积分值。
[0024]作为本专利技术的优选方案，所述分析时间点分别为t
A
、t
B
、t
A
+NΔt、t
B
+NΔt、t
C
和t
D
；其中，t
A
、t
B
、t
A
+NΔt、t
B
+NΔt为所述前期分析时间点，t
C
和t
D
为后期分析时间点；
[0025]生成的四个所述事件积分值分别为：
[0026][0027][0028][0029][0030]其中，处于衰荡后期的所述后期分析时间点的测量数据只包含偏置信号和噪声信号，且噪音信号的时间积分等于零。
[0031]作为本专利技术的优选方案，在步骤400中，所述衰荡时间计算公式中具体为事件积分值的等式变换；
[0032]基于上述四个所述事件积分值的等式，消去偏置信号I
P
，生成以下等式：
[0033][0034]转换等式衰荡时间计算公式，以获得完整衰荡过程的衰荡时间值为：
[0035][0036]本专利技术与现有技术相比较具有如下有益效果：
[0037]本专利技术基于去除系统噪声和偏置电压的基础上，选择衰荡过程中的多个衰荡数据段进行积分处理，利用积分值简单地推算衰荡事件的衰荡时间，使用过程简单、计算机运行时间相对较短，且其推算精度不低于传统的最小均方差拟合方法。
附图说明
[0038]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
[0039]图1为本专利技术实施例提供的衰荡时间推算方法的流程示意图；
[0040]图2为本专利技术实施例提供的衰荡曲线的示意图。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]如图1所示，本专利技术提供了一种基于光强时间积分的光谱测量的衰荡时间推算方法，本实施方式选择衰荡过程中的多个衰荡数据段进行积分处理，利用积分值简单地推算衰荡事件的衰荡时间，以去除系统噪声和偏置电压，因此推算精度不低于传统的最小均方差拟合方法。
[0043]具体包括以下步骤：
[0044]步骤100、获取腔衰荡吸收光谱测试实验中的包含完整衰荡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光强时间积分的光谱测量的衰荡时间推算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤100、从腔衰荡吸收光谱测试实验中获取包含完整衰荡过程的测试数据，生成衰荡曲线；步骤200、从所述衰荡曲线中选择多个用于推算光谱测量衰荡时间的分析时间点；步骤300、从所述衰荡曲线分别确定多个所述分析时间点对应的测试数据，利用光强
‑
时间积分方法分别计算多个所述分析时间点的事件积分值；步骤400、处理多个所述事件积分值得到衰荡时间计算公式，以确定所述完整衰荡过程的衰荡时间值。2.根据权利要求1所述的一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，其特征在于：在步骤100中，所述测试数据在完整衰荡过程中具体为单指数衰荡信号、光电探测器的噪声信号以及偏置信号的叠加数据。3.根据权利要求2所述的一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，其特征在于：在步骤100中，所述衰荡曲线为包含偏置电压和系统噪声信号的单指数衰荡曲线；所述衰荡曲线的函数关系式为：I(t)＝I0exp(
‑
t/τ
RD
)+I
P
+ΔI其中，I0exp(
‑
t/τ
RD
)为单指数衰荡信号；I
P
为偏置信号；ΔI为噪声信号，且噪音信号的时间积分等于零。4.根据权利要求3所述的一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，其特征在于：在步骤200中，选择分析时间点的筛选规则为：从所述完整衰荡过程的衰荡前期选择一组前期分析时间点，所述前期分析时间点对应的注入光被完全关断，且所述前期分析时间点的测试数据保持较高的信噪比；从所述完整衰荡过程的衰荡后期选择一组后期分析时间点，所述后期分析时间点的测试数据包含光电探测器的噪声信号和腔衰荡吸收光谱测试系统的偏置电压信号。5.根据权利要求4所述的一种基于光强时间积分的光谱测量衰荡时间的推算方法，其特征在于：所述后期分析时间点对应的所述单指数衰荡信号的强度接近于零，所述后期...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨乾锁，黄知秋，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：