[發明專利]基于正交分解的多譜線氣體吸收光譜線型擬合測量方法

有效

• 申請號: 202011127103.6
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112098365B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 賴小明;鄒婷;陳昊;沈德明
• 申請（專利權）人: 南京科遠智慧科技集團股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

1.基于正交分解的多譜線氣體吸收光譜線型擬合測量方法，其特征在于：包括:

1)選擇目標氣體的多條特征吸收譜線并組合成兩組譜線簇，所選的譜線總數為N；

2)用TDLAS方法測量所選譜線范圍目標氣體的吸收線型Φ′_M(ν)，通過HITEMP光譜數據庫得到兩組譜線簇中各條特征吸收譜線的參數；

3)去掉所選的N條譜線中線強低于最強譜線線強一個數量級的譜線，剩余的譜線數量為Q；

4)給定目標氣體溫度初始值T_guess、濃度初始值Xabs_guess，查詢HITEMP光譜數據庫，并計算Q條譜線的理論吸收線型Φ′_S(ν)；

5)對步驟2)中測量得到的氣體吸收線型及步驟4)中得到的理論吸收線型分別進行正交分解，并去掉相同階數的低階項，得到修正后的測量線型Φ_M(ν)和修正后的理論線型Φ_S(ν)；

6)用修正后的理論吸收線型Φ_S(ν)對修正后的測量線型Φ_M(ν)進行迭代擬合得到目標氣體的濃度、溫度。

2.如權利要求1所述的基于正交分解的多譜線氣體吸收光譜線型擬合測量方法，其特征在于：對測量得到的吸收線型Φ′_M(ν)做Gram-Schmidt正交分解，并去掉低階項；

測量得到的吸收線型由多條譜線的吸收線型Φ′_M,j組成：

上式中j表示第j條譜線，N為譜線總數，ν為光波頻率；

將測量得到的吸收線型Φ′_M(ν)基于正交基做如下展開：

下標i對應第i個采樣點，其中D^k為正交基，a^k為k階展開系數，定義為：

式中I為總的采樣點數，正交基D^k的第一、第二項構造方法如下：

D⁰＝1

D¹＝ν_i-α⁰；

k階的正交基采用如下的遞推公式得到：

D^k+1＝(ν-α^k)D^k-β^kD^k-1；

其中遞推系數α^k及β^k定義為：

去掉低階項后的吸收線型表示為：

其中n表示需要去掉的最高階數；

對理論吸收線型Φ′_S(ν)做同樣的Gram-Schmidt正交分解，并去掉低階項，得到修正后的理論吸收線型Φ_S(ν)。

3.如權利要求1所述的基于正交分解的多譜線氣體吸收光譜線型擬合測量方法，其特征在于：所選兩組譜線簇的積分吸收面積A₁、A₂的比值R與氣體溫度T之間呈單調函數關系。

4.如權利要求1所述的基于正交分解的多譜線氣體吸收光譜線型擬合測量方法，其特征在于：通過HITEMP光譜數據庫得到兩組譜線簇中各條特征吸收譜線的參數包括：參考溫度下的線強以及各種溫度、濃度下的低態能級、線強、自身展寬、空氣展寬、溫度依賴系數。