[發明專利]混合氣體測量方法、混合氣體測量系統及存儲介質

在審

• 申請號: 202010793158.4
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111879705A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 胡水明;陶雷剛;孫羽
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學先進技術研究院
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 關向蘭

1.一種混合氣體測量方法，其特征在于，應用于混合氣體測量系統，所述混合氣體測量系統包括依次設置的激光發射裝置、光學諧振腔和光電探測器，所述激光發射裝置用于向所述光學諧振腔發射激光，所述光電探測器用于采集從所述光學諧振腔透射出的激光光強，所述方法包括：

依次調整激光發射裝置的工作電流，以使激光發射裝置向充入混合氣體的光學諧振腔發射與各工作電流對應頻率的激光，并獲取所述光學諧振腔內的氣壓、溫度以及光電探測器采集的與各工作電流對應的第一透射光強，其中混合氣體由第一氣體和第二氣體組成；

根據與各工作電流對應的第一透射光強和預設的電流與激光頻率間映射關系，獲得第一諧振頻率；

根據第一諧振頻率、溫度、氣壓和預設第二諧振頻率，獲得混合氣體中第一氣體的實際壓力百分比和第二氣體的實際壓力百分比。

2.如權利要求1所述的混合氣體測量方法，其特征在于，所述依次調整激光發射裝置的工作電流，以使激光發射裝置向充入混合氣體的光學諧振腔發射與各工作電流對應頻率的激光的步驟之前包括：

依次調整激光發射裝置的工作電流，以使激光發射裝置向處于真空狀態的光學諧振腔發射與各工作電流對應頻率的激光，并獲取所述光電探測器采集的與各工作電流對應的第二透射光強；

根據與各工作電流對應的第二透射光強，獲得透射光強與電流的第二關系曲線，并獲取第二關系曲線中最大透射光強對應的第二電流；

根據預設的電流與激光頻率間映射關系，獲得第二電流對應的第二激光頻率，并將所述第二激光頻率作為所述預設第二諧振頻率。

3.如權利要求2所述的混合氣體測量方法，其特征在于，所述根據與各工作電流對應的第一透射光強和預設的電流與激光頻率間映射關系，獲得第一諧振頻率的步驟包括：

根據與各工作電流對應的第一透射光強，獲得透射光強與電流的第一關系曲線，并獲取第一關系曲線中最大透射光強對應的第一電流；

根據預設的電流與激光頻率間映射關系，獲得第一電流對應的第一激光頻率，并將所述第一激光頻率作為第一諧振頻率。

4.如權利要求1至3中任一項所述的混合氣體測量方法，其特征在于，所述根據第一諧振頻率、所述溫度、所述氣壓和預設第二諧振頻率，獲得混合氣體中第一氣體的實際壓力百分比和第二氣體的實際壓力百分比的步驟包括：

根據所述溫度以及預設的第一氣體折射率與壓力的關系函數和溫度間映射關系，獲取所述溫度對應的第一氣體折射率與壓力的關系函數，并根據所述溫度以及預設的第二氣體折射率與壓力的關系函數和溫度間映射關系，獲取所述溫度對應的第二氣體折射率與壓力的關系函數；

根據預設的氣體壓力百分比計算公式、所述氣壓、第一諧振頻率、預設第二諧振頻率、所述溫度對應的第一氣體折射率與壓力的關系函數和所述溫度對應的第二氣體折射率與壓力的關系函數，計算混合氣體中第一氣體的實際壓力百分比和第二氣體的實際壓力百分比，所述預設的氣體壓力百分比計算公式為：

其中，X₁為混合氣體中第一氣體的實際壓力百分比，X₂為混合氣體中第二氣體的實際壓力百分比，P為所述氣壓，f₁(x)為所述溫度對應的第一氣體折射率與壓力的關系函數，f₂(x)為所述溫度對應的第二氣體折射率與壓力的關系函數，f₁(X₁P)為混合氣體中第一氣體在分壓為X₁P下的折射率，f₂(X₂P)為混合氣體中第二氣體在分壓為X₂P下的折射率，f₀為預設第二諧振頻率，f₁為第一諧振頻率。

5.一種混合氣體測量系統，其特征在于，所述混合氣體測量系統包括激光發射裝置、光學諧振腔、光電探測器、存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時實現如權利要求1至4中任一項所述的混合氣體測量方法的步驟；所述激光發射裝置用于向所述光學諧振腔發射激光，所述光電探測器用于采集從所述光學諧振腔透射出的激光光強。