基于波长调制的气体吸收谱线线宽和线型系数的测量方法技术

基于波长调制的气体吸收谱线线宽和线型系数的测量方法，该方法是利用波长调制光谱技术中二次和四次谐波比值测量气体吸收谱线线宽和线型系数。在测量中，通过分析二次和四次谐波比值计算待测气体吸收谱线的线宽和线型。该方法具有操作简单、测量精度高等优点，能消除背景信号、激光强度波动和光电放大系数等因素的影响，解决了目前WMS技术无法精确测量气体吸收线型参数的难题，从而拓宽WMS技术的应用范围。由于该方法利用二次与四次谐波比值计算气体吸收谱线线型参数，因此称为R24法。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
基于波长调制的气体吸收谱线线宽和线型系数的测量方法，其特征是该方法包括如下步骤：1)用流量计控制待测气体的浓度X，用压力传感器(5)和温度传感器(6)分别测量气体介质的压强P和温度T；2）根据待测气体种类，从HITRAN光谱数据库中选取待测气体的特征谱线，确定气体特征谱线的中心频率υ0、线强度S(T)、自身加宽系数γself和空气加宽系数γair；3)以可调谐半导体激光器(3)为光源，用激光控制器(2)控制可调谐半导体激光器(3)的输出频率稳定在中心频率υ0处；4)将锁相放大器(1)产生的高频正弦信号输入到激光控制器(2)，以调制可调谐半导体激光器(3)的输出频率；5)将可调谐半导体激光器(3)输出的激光经准直后射入气体介质(10)中，透射光强由光电探测器(9)接收并转换为电信号，再输入到锁相放大器(1)中进行二次和四次谐波检测，得到在特征谱线中心频率υ0处二次和四次谐波比值R24：式中，S2f和S4f分别是二次和四次谐波信号；a为调制幅度；θ∈[?π，π]；(υ)为气体吸收线型函数，用福伊特线型函数表示，由线宽δV及线型系数ξ决定，线宽δV是特征谱线半高宽的一半，线型系数ξ∈[?1，1]；6)从式(1)中看出，R24仅与调制幅度a和气体吸收线型函数有关；定义调制系数m=a/δV，对式(1)进行仿真计算得到一组恒过定点的曲线簇：不管线型系数ξ如何变化，随着调制系数m的增大，R24值单调减小且恒过一个不动点O，O点的坐标为：m*=2.4926R24*=2.1865---(2)7)根据式(2)的不动点，在实验中调节调制幅度a，使得R24=R24*，则调制系数为m*，根据调制系数的定义即得到特征谱线的线宽δV=a/m*=a/2.4926；8)对于同一次实验，线宽不变，因此当减小调制幅度a时，得到在较小调制系数m时的R24，根据R24与m的关系确定线型系数ξ。FDA00003396400600011.jpg,FDA00003396400600014.jpg,FDA00003396400600012.jpg...

【技术特征摘要】

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