专利名称：一种基于激光吸收光谱的气体浓度在线测量方法
技术领域：
本发明涉及一种基于激光吸收光谱的气体浓度在线测量方法，特别涉及在气体浓度较大时，提高气体测量精度的二阶泰勒近似测量方法。
背景技术：
可调谐激光二极管吸收光谱技术(Tunable diode laser absorption spectroscopy, TDLAS)利用窄带的激光扫描气体分子的吸收线,通过分析被气体分子吸收后的激光强度得到待测气体的浓度和温度。与传统的采样式气体检测技术相比，TDLAS技术具有众多优势，不仅可实现非接触式在线测量，而且选择性强、灵敏度高，可测量某个区域气体浓度的平均水平，已经成为当前气体浓度在线检测技术的重要发展方向和技术主流。激光穿过被测气体后,激光透过率τ (V)可以用Beer-Lambert定律描述
权利要求
1.一种基于激光吸收光谱的气体浓度在线测量方法，其特征是该方法包括如下步骤1)根据待测气体种类，从美国高分辨率光谱数据库中选取相应的吸收光谱谱线，并提取其光谱参数中心频率Vtl、线强度S(T)、自身加宽系数rself和空气加宽系数；2)以可调谐半导体激光器(3)为光源，调节激光控制器(2)的温度及电流，使激光器的输出频率稳定在％处，并用波长计(4)进行标定和监测；3)将信号发生器(I)产生的高频正弦信号输入到激光控制器(2)，以调制可调谐半导体激光器的输出频率；通过调节正弦信号的幅度，使调制系数m稳定在2. I 2. 3 ;4)将气室(5)抽真空，并将准直后的激光输入气室内，透过气室的激光由光电探测器(6)接收，输入示波器(7)进行采集，此时采集的信号记为背景信号R，背景信号R的光强记为Itl ;然后将气室内充满待测气体，再由光电探测器接收透射激光，并由示波器采集，此时采集的信号记为吸收信号S，吸收信号S的光强记为It，并通过压力传感器(10)和温度传感器(11)分别测量出气室内压力P和温度T，激光吸收光程L由游标卡尺测量；背景信号R的激光强度Itl用下式表示
全文摘要
一种基于激光吸收光谱的气体浓度在线测量方法，属于可调谐激光二极管吸收光谱技术领域。该方法对Beer-Lambert定律进行二阶泰勒近似，并基于吸收信号二次谐波与背景信号一次谐波的比值确定气体浓度，无需标定实验。测量中在谱线中心频率处对激光器进行高频调制，并对采集到的信号进行离散傅里叶变换(DFT)得到各次谐波信号。该方法提高了气体测量精度，并使得波长调制技术可应用于强吸收条件下，扩展了TDLAS的应用范围。在实验中无需对激光器进行标定和应用锁相技术，简化了测量过程及测量系统，有利于TDLAS技术的广泛应用。
文档编号G01N21/39GK102590138SQ201210012470
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月16日 优先权日2012年1月16日
发明者丁艳军, 彭志敏, 车璐 申请人:清华大学