[發明專利]基于免基線波長掃描直接吸收光譜的氣體濃度測量方法

有效

• 申請號: 201710040401.3
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106770024B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 周賓;王一紅;程禾堯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.基于免基線波長掃描直接吸收光譜的氣體濃度測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)參數設置：定義t時刻的入射光強信號為I₀(t)、穿過待測氣體的透射光強信號為I_t(t)；設置迭代變量x，通過x在每一輪迭代中的更新逼近待測氣體真實值；

(2)初始化x，根據x利用Beer-Lambert定律仿真透射光強信號，得到透射光強的仿真信號^sI_t(t)；

(3)分別為I_t(t)和^sI_t(t)加上Nuttall時窗，得到I_t(t)和^sI_t(t)加窗后的信號分別為I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window；

(4)對I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window分別進行數字帶通濾波，提取I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window的n次諧波X分量，n≥M，M為窗函數的項數；對I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window分別進行數字低通濾波，提取I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window的常數項；

(5)利用I_t(t)_Window的常數項對I_t(t)_Window的n次諧波X分量進行歸一化處理，得到I_t(t)_Window的n次諧波X分量的歸一化幅值利用^sI_t(t)_Window的常數項對^sI_t(t)_Window的n次諧波X分量進行歸一化處理，得到^sI_t(t)_Window的n次諧波X分量的歸一化幅值

(6)判斷步驟(5)得到的和是否滿足以下收斂條件：

式中，ε為預先設定的收斂閾值；

若滿足，則令x₀＝x，并輸出x₀，輸出的x₀即為待測氣體的濃度測量值；若不滿足，則計算x＝x_new；返回步驟(2)。

2.根據權利要求1所述的基于免基線波長掃描直接吸收光譜的氣體濃度測量方法，其特征在于，所述透射光強信號的表達式為：

I_t(t)＝I₀(t)exp(-S·P·x₀·L·φ[v(t)])

式中，S表示吸收譜線的線強，P表示待測氣體的氣壓，x₀表示待測氣體的濃度，L表示入射光在待測氣體中傳播的光程，v(t)為t時刻入射光出光的頻率，φ[v(t)]表示線型函數。

3.根據權利要求2所述的基于免基線波長掃描直接吸收光譜的氣體濃度測量方法，其特征在于，所述Nuttall時窗的時域表達式為：

式中，f₀表示激光掃描頻率，b_m為第m個最小旁瓣系數，b_m滿足約束條件：

且