專利名稱：一種基于激光吸收光譜的氣體濃度在線測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于激光吸收光譜的氣體濃度在線測量方法，特別涉及在氣體濃度較大時，提高氣體測量精度的二階泰勒近似測量方法。
背景技術(shù)：
可調(diào)諧激光二極管吸收光譜技術(shù)(Tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)利用窄帶的激光掃描氣體分子的吸收線,通過分析被氣體分子吸收后的激光強度得到待測氣體的濃度和溫度。與傳統(tǒng)的采樣式氣體檢測技術(shù)相比，TDLAS技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，不僅可實現(xiàn)非接觸式在線測量，而且選擇性強、靈敏度高，可測量某個區(qū)域氣體濃度的平均水平，已經(jīng)成為當前氣體濃度在線檢測技術(shù)的重要發(fā)展方向和技術(shù)主流。激光穿過被測氣體后,激光透過率τ (V)可以用Beer-Lambert定律描述
權(quán)利要求
1.一種基于激光吸收光譜的氣體濃度在線測量方法，其特征是該方法包括如下步驟1)根據(jù)待測氣體種類，從美國高分辨率光譜數(shù)據(jù)庫中選取相應(yīng)的吸收光譜譜線，并提取其光譜參數(shù)中心頻率Vtl、線強度S(T)、自身加寬系數(shù)rself和空氣加寬系數(shù)；2)以可調(diào)諧半導體激光器(3)為光源，調(diào)節(jié)激光控制器(2)的溫度及電流，使激光器的輸出頻率穩(wěn)定在％處，并用波長計(4)進行標定和監(jiān)測；3)將信號發(fā)生器(I)產(chǎn)生的高頻正弦信號輸入到激光控制器(2)，以調(diào)制可調(diào)諧半導體激光器的輸出頻率；通過調(diào)節(jié)正弦信號的幅度，使調(diào)制系數(shù)m穩(wěn)定在2. I 2. 3 ;4)將氣室(5)抽真空，并將準直后的激光輸入氣室內(nèi)，透過氣室的激光由光電探測器(6)接收，輸入示波器(7)進行采集，此時采集的信號記為背景信號R，背景信號R的光強記為Itl ;然后將氣室內(nèi)充滿待測氣體，再由光電探測器接收透射激光，并由示波器采集，此時采集的信號記為吸收信號S，吸收信號S的光強記為It，并通過壓力傳感器(10)和溫度傳感器(11)分別測量出氣室內(nèi)壓力P和溫度T，激光吸收光程L由游標卡尺測量；背景信號R的激光強度Itl用下式表示
全文摘要
一種基于激光吸收光譜的氣體濃度在線測量方法，屬于可調(diào)諧激光二極管吸收光譜技術(shù)領(lǐng)域。該方法對Beer-Lambert定律進行二階泰勒近似，并基于吸收信號二次諧波與背景信號一次諧波的比值確定氣體濃度，無需標定實驗。測量中在譜線中心頻率處對激光器進行高頻調(diào)制，并對采集到的信號進行離散傅里葉變換(DFT)得到各次諧波信號。該方法提高了氣體測量精度，并使得波長調(diào)制技術(shù)可應(yīng)用于強吸收條件下，擴展了TDLAS的應(yīng)用范圍。在實驗中無需對激光器進行標定和應(yīng)用鎖相技術(shù)，簡化了測量過程及測量系統(tǒng)，有利于TDLAS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
文檔編號G01N21/39GK102590138SQ201210012470
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者丁艷軍, 彭志敏, 車璐 申請人:清華大學