【技术实现步骤摘要】
Harsh Environments and a Comparison With 2f/1f)介绍了一种用于气体组分参数测量的无校准第一谐波(1f)波长调制光谱技术。在这种技术中，1f
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WMS信号的总幅度由1f残余幅度调制信号的一个分量归一化。该方法保留了传统nf/1f的优点，如对非吸收系统损失的免疫和气体参数的准确恢复，在高压或高调制深度下不需要对非吸收区域进行归一化。Jianxin Liu等在2019年发表在《光学快报》(Optics Express)第27卷第1249页上的论文《一种直接测定波长调制光谱中DFB激光器相对波长响应的新方法》(A novel methodology to directly predetermine the relative wavelength response of DFB laser in wavelength modulation spectroscopy)介绍一种直接测定相对波长响应的新方法，给出了波长调制光谱(WMS)中基于电流线性扫描波长响应和电流调制波长响应的DFB激光器调制方法，有效地提高了测量...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种波长调制激光气体吸收光谱的参数提取方法与系统，其特征在于，系统由波长记录模块与在线谐波分析模块组成，其中波长记录模块由信号发生模块，激光器，干涉仪，光纤分束模块，光纤，信号采集模块组成，用来调制激光器发出的激光波长调制激光并确定发光的波长
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强度关系；再结合若干组气体光谱吸收率数据仿真得到调制吸收的激光信号，提取其每组归一化的高次谐波峰值点和对应的气体温度、浓度与压强信息形成数据集，训练以高次谐波峰值点为输入且以气体浓度、温度与压强为输出的神经网络模型，并根据训练函数误差确定网络模型参数；神经网络模型参数确定后，将神经网络模型结构与参数移植到基于FPGA实现的在线谐波分析模块中，由在线谐波分析模块提取由实际待测气体吸收后的激光信号的高次谐波峰值点，输入神经网络模型，在线计算得到气体参数并输出。2.按照权利要求1所述的一种波长调制激光气体吸收光谱的参数提取方法与系统，其特征在于，所述的波长记录模块由信号发生模块，激光器，干涉仪，光纤分束模块，光纤，信号采集模块与调制光谱波长记录模块组成用来确定调制激光器发出波长调制激光并确定发出的激光的波长
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强度关系，结合若干组气体光谱吸收率数据仿真得到调制吸收的激光信号，提取其每组归一化的高次谐波峰值点和对应的气体温度、浓度与压强信息形成数据集，训练以高次谐波峰值点为输入且以气体浓度、温度与压强为输出的神经网络模型并根据训练函数误差确定网络模型参数；其具体实现方法为：波长调制激光信号由101信号发生器产生正弦信号，102激光控制器模块控制103分布式反馈激光器产生波长调制的激光信号，被调制的激光经过104分束光纤，一束经过108光纤直接接入109光电探测器由112高速数据采集模块记录为参考的未经吸收的调制激光信号V
ref
，一束激光经过110干涉仪后接入111光电探测器由112信号采集模块记录实时的波长信息v；取一组待求解范围内的温度、浓度、压强组合(T，P，C)，根据HITRAN数据库计算其在记录的波长v的条件下的吸收率α，利用测得的激光调制信号V
ref
，根据(1)式仿真计算经过一定温度、浓度与压强的待测气体吸收后的信号V：V＝V
ref
·
α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)设计提取V0的高次谐波分量的矩阵：其中，N＝2πf
s
/ω，f
s
为调制信号的采样频率，ω为激光调制信号的调制基频，M为记录的信号采样长度，n为信号的谐波阶数；计算该信号的n阶谐波分量集合为：其中，f
(n)
表示该组数据的第n阶谐波分量，对F进行归一化操作得到
进而提取F
′
每一列的极大值作为本组数据输入神经网络的矩阵F
peak
；同时在待求解的温度压力浓...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐立军，陆方皞，曹章，张晓倩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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