[發明專利]分子氣體激光器腔內氣體溫度監控裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210533664.5
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103063324A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 楊晨光;徐勇躍;左都羅;王新兵;陸培祥;唐建;何崇文;胡攀攀
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

1.一種分子氣體激光器腔內氣體溫度監控裝置，其特征在于，該裝置包括收集鏡、光譜儀、CCD相機以及計算機；CCD相機接駁在光譜儀上，CCD相機和光譜儀均與計算機電連接，光譜儀的狹縫上安裝有光纖探頭，計算機用于對光譜數據依次進行位置校正、強度校正、歸一化、擬合曲線對比，獲取并記錄氣體溫度。

2.一種利用權利要求1所述分子氣體激光器腔內氣體溫度監控裝置進行監測的方法，其過程為：

第1步將等離子體發光通過收集鏡收集到光譜儀的光纖探頭端面上；

第2步利用光譜儀獲得分子氣體激光器放電發射的某一帶系的分子光譜；

第3步再由CCD相機采集一次光譜數據；

第4步將采集到的光譜數據輸出到計算機中，計算機對光譜數據依次進行位置校正、強度校正、歸一化、擬合曲線對比，獲取并記錄氣體溫度，并當溫度超過一定閾值時報警。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，第2步中，所述某一帶系的分子光譜的選擇的原則是：第一，無原子光譜或其他分子光譜的疊加干擾；第二，原則上要求是計算機數據庫中包含的分子光譜帶系；第三，在滿足前兩個條件的前提下選擇發光亮度最高持續時間最長的分子光譜帶系。

3、根據權利要求2所述的方法，其特征在于，第3步中，計算機的具體處理過程為：

第3.1步接收分子氣體激光器腔內氣體光譜數據，并對其進行預處理；

第3.2步：判斷是否為第一次溫度測量，如果是，進入第3.3步，否則，轉入第6步。

第3.3步：設定一個初始溫度范圍；

第3.4步計算初始溫度范圍的上限T_a和下限T_b擬合分子光譜方差；

第3.5步采用黃金分割搜索法在初始溫度范圍內尋找方差最小的擬合分子光譜對應的溫度，作為待測氣體溫度T，并根據待測氣體溫度T設定監控溫度范圍，然后轉入第1步；

第3.6步采用逐項比較法在監控的溫度范圍內尋找方差最小的擬合分子光譜對應的溫度：

依次計算監控溫度范圍內的每一溫度對應的方差，找到方差最小的溫度，如果方差最小的溫度不是監控溫度范圍的上限或下限時，則該溫度為擬合溫度，即待測氣體溫度T；否則，說明分子氣體激光器內放電氣體溫度超過監控溫度范圍，氣體放電不正常，予以報警；

第3.7步轉入第1步繼續監控，直到任務完成。

3、根據權利要求2所述的方法，其特征在于，第3步中，計算機的具體處理過程為：第3.5步具體包括下述過程：

第5.1步首先在取初始溫度范圍T_b至T_a的兩個黃金分割點T_c和T_d，T_c＜T_d，計算擬合分子光譜的方差χ²(T_c)和χ²(T_d)；

第5.2步如果χ²(T_c)小于χ²(T_d)，則以T_a、T_d為新的溫度范圍上下限，T_c為新溫度范圍上下限的其中一個黃金分割點，再取另一個黃金分割點T_e，計算χ²(T_e)與χ²(T_c)；

如果χ²(T_c)大于χ²(T_d)，則以T_c、T_b為新溫度范圍的上下限，T_d為新溫度范圍上下限的其中一個黃金分割點，再取另一個黃金分割點T_f，計算χ²(T_f)與χ²(T_d)；

第5.3步判斷第5.2步所得到的兩個黃金分割點中方差較小的那個黃金分割點的溫度值是否滿足設定的精度；如滿足，則進入第5.4步；否則繼續縮小溫度范圍，直到溫度值滿足設定的精度；

第5.4步判斷該溫度的方差是否小于χ²(T_a)和χ²(T_b)，如果是，則該溫度為擬合溫度，即待測氣體溫度T，進入第5.5步；否則，在初始溫度范圍的上限或下限外重新設定溫度范圍，轉入第4步；

第5.5步根據所得到的待測氣體溫度T設定監控溫度范圍，作為監控使用，然后轉入第1步監控。