[發明專利]太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法

有效

• 申請號: 201711440920.5
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108088811B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 陳麟;廖登高;許恩豪;楊涵;朱亦鳴;臧小飛;謝靜雅;程慶慶;莊松林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01N21/3586
• 分類號: G01N21/3586
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，用太赫茲波對多種單一氣體分別檢測獲得每種所述單一氣體的吸收光譜，根據第一預定規則設定每種所述單一氣體的特征峰信息，將所有所述單一氣體的所述特征峰信息存儲為特征峰信息庫；

步驟二，用所述太赫茲波對待測氣體進行檢測得到所述待測氣體的吸收光譜，對該吸收光譜進行歸一化處理得到其歸一化吸收光譜；

步驟三，將所述歸一化吸收光譜與所述特征峰信息庫進行對比判定所述待測氣體中含有的氣體名稱；

步驟四，根據判定的氣體名稱，按照第二預定規則從所述特征峰信息庫選出每種判定氣體的一個特定特征峰片段，從所述歸一化吸收光譜選出與所述特定特征峰片段同頻段的一個目標吸收峰片段，通過所述特定特征峰片段的峰-谷高度以及所述目標吸收峰片段的峰-谷高度來計算每種所述判定氣體在所述待測氣體中的濃度，

其中，步驟四中每種所述判定氣體在所述待測氣體中的濃度的計算公式為

其中，C是所述判定氣體在所述待測氣體中的濃度，P₀是盛裝所述待測氣體的容器內的壓強，I/I₀是所述判定氣體的吸收強度與其對應的單一氣體的吸收強度之比，并且該比值等于所述目標吸收峰片段與所述特定特征峰片段的峰-谷高度之比，V_c是盛裝所述待測氣體的容器的容積，V_b是所述待測氣體的總體積，T_b是所述待測氣體的熱力學溫度，T_c是盛裝所述待測氣體的容器的熱力學溫度，P_atm是大氣壓強；

所述第一預定規則為：當所述吸收光譜的吸收峰片段的頻帶展寬為5MHz時，設定該吸收峰片段為特征峰信息，

每種所述單一氣體的特征峰信息包括5個吸收峰片段，

所述第二預定規則為：當吸收峰片段的頻帶展寬是所述特征峰信息中的最小頻帶展寬時，設定該吸收峰片段為所述判定氣體的一個特定特征峰片段。

2.根據權利要求1所述的太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于：

其中，所述太赫茲波的頻段為210GHz～270GHz。

3.根據權利要求1所述的太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于：

其中，所述檢測的檢測壓強為10mTorr。

4.根據權利要求1所述的太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于：

其中，在步驟一中還包括，對所述吸收光譜使用擬合法處理，得到其相應的二階導數光譜，根據第一預定規則設定每種所述單一氣體的特征峰信息，

在步驟二中還包括，對所述歸一化吸收光譜使用擬合法進行處理，得到其相應的歸一化二階導數光譜。

5.根據權利要求1所述的太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于：

其中，所述特征峰信息庫包含的多種單一氣體至少包括所述待測氣體的所有氣體。

6.根據權利要求1所述的太赫茲波測定混合氣體中各組分濃度的方法，其特征在于：

其中，在步驟二中，所述歸一化處理為，將所述吸收光譜除以用太赫茲源耦合信號為直流信號且與所述太赫茲波同頻段的太赫茲波檢測真空后得到的吸收光譜，得到所述歸一化吸收光譜。