[发明专利]基于拟合的光谱快变化吸收截面进行气体浓度反演的方法

说明书

本发明公开了一种基于拟合的光谱快变化吸收截面进行气体浓度反演的方法通过拟合温度和浓度测量结果的关系得到温度补偿函数，对测量结果进行温度补偿后，浓度预测偏差能够控制在3.2％以内，有效地提高了浓度反演的准确性。通过对不同温度下的重要光谱参数即差分吸收截面进行计算，构建了差分吸收截面关于温度和波长的二元函数，分别在固定温度和波长的情况下将二元函数降维进行拟合，由此得到目标探测波段下氯苯在连续温度下的差分吸收截面。提供的两种拟合方法表明，以单波长点进行拟合的方法误差相对较大，但两种拟合方法均实现了浓度反演误差在2.74％以内，与实验中得到的差分吸收截面形状具有高度的一致性。

技术领域

本发明涉及氯苯浓度测量技术领域，具体涉及一种基于拟合的光谱快变化吸收截面进行气体浓度反演的方法。

背景技术

氯苯是生产杀虫剂的主要原材料，也是制造苯酚、硝基苯酚、苯胺等化工原料的有机合成的中间体。氯苯经常用作橡胶助剂、油漆、涂料及清漆的溶剂、快干墨水及干洗剂等，并应用于多个领域如染料、医药、香料等生产领域。氯苯用途广泛，但随着我国工业的发展，土壤和地下水中氯苯类化合物污染愈发严重，并且氯苯有较强的挥发性，工业环境中气态氯苯也极大威胁了环境及人体健康，它对中枢神经系统有麻醉作用，对人体皮肤和黏膜有刺激作用，会增加慢性疾病的发病率和死亡率。其次，在废弃物处置的领域，氯苯被认为是持久性有机污染物如二噁英的前驱物。因此，实现对氯苯浓度的准确测量对污染物的防治及认识废弃物处置过程中持久性有机污染物的生成有重要意义。

发明内容

本发明以实现对氯苯浓度的准确测量为目的，提供了一种基于拟合的光谱快变化吸收截面进行气体浓度反演的方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

提供一种基于拟合的光谱快变化吸收截面进行气体浓度反演的方法，包括步骤：

S1，获取氯苯温度和入射到氯苯气体中的光的波长数据；

S2，根据构造的拟合函数求解所述氯苯的差分吸收截面；

S3，基于比尔-郎伯定律反演出所述差分吸收截面对应的氯苯浓度。

作为优选，步骤S2中，构建的所述拟合函数为表征每个波长点的氯苯差分吸收截面与温度的关系的第一拟合函数，所述第一拟合函数通过以下公式(1)表达：

公式(1)中，Δσ表示所述氯苯差分吸收截面；

T表示温度；

a、b、c表示项系数，d为常数；

λ₁表示特定的所述波长点；

f表示所述第一拟合函数。

作为优选，当λ₁＝201.24nm时，a＝2.99×10^-25，b＝-3.70×10^-22，c＝1.43×10^-19，d＝-1.55×10^-17。

作为优选，步骤S2中，构建的所述拟合函数为表征每个温度点的氯苯差分吸收截面与波长的关系的第二拟合函数，所述第二拟合函数通过以下公式(2)表达：

公式(2)中，T₁表示特定的所述温度点；

λ表示波长；

Δσ_298K表示298K温度下λ波长点位置的所述氯苯差分吸收截面；

a表示温度T₁与298K差分吸收截面拟合关系的所述第二拟合函数的二次项系数，