[发明专利]一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法

权利要求书

1.一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据环境温度计算氧气谱线多普勒线型宽度Δν_D；

2)对实测的氧气谱线采用Voigt线型拟合算法计算洛伦兹线型宽度Δν_C、吸光度峰值，由Beer-Lambert定律可知吸光度峰值为Kv₀·L，其中，Kv₀为线型中心频率v₀处的吸收系数，L为光程长度；

3)计算Voigt线型函数峰值φ_V(v₀)；

4)按下式(I)计算线型中心频率v₀处的吸收系数Kv₀，

其中，P为气体静压，Xo₂为氧气组分浓度，S(T)为谱线线强度，据温度查表得到；

5)将步骤2)中得到的吸光度峰值除以步骤4)中计算得到的吸收系数Kv₀，即可得到光程长度L。

2.根据权利要求1所述的一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，根据下式(II)计算所述的根据环境温度计算氧气谱线多普勒线型宽度Δν_D，

其中，T为气体的绝对温度，M为气体的摩尔分子质量。

3.根据权利要求1所述的一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，所述的对实测的氧气谱线采用的Voigt线型拟合算法为：Martin P.提出的利用Pade逼近Voigt线型的算法，即用双洛伦兹线型来近似Voigt线型，该算法的公式按下式(III)，

其中，φ_V中为Voigt线型函数，D＝v-v₀，v为线型频率自变量，b＝Δv_D(2ln2)^-1/2，α₂＝-1.0324，β₂＝0.5138，λ₂＝2.8210，δ₂＝-0.7273，

利用上式(III)对实测的氧气谱线采用最小二乘法进行拟合，得到光顺的拟合曲线及该光顺的拟合曲线对应的洛伦兹线型宽度Δν_C，拟合曲线的峰值即为Kv₀·L。

4.根据权利要求1所述的一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，按下式(IV)计算Voigt线型函数峰值φ_V(v₀)，

其中，erf(a)为误差函数，erf(a)的表达式按下式(V)，

5.根据权利要求1-4任一一项所述的一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，入射光波数为13142.58cm^-1、13144.54cm^-1、13146.58cm^-1或13148.14cm^-1。

6.根据权利要求5所述的一种基于可调谐半导体激光吸收谱的光程长度分析方法，其特征在于，所述的步骤4)中大气环境下氧气组分浓度Xo₂为20.947％。