[发明专利]基于免基线波长扫描直接吸收光谱的气体浓度测量方法

摘要

本发明提出一种基于免基线波长扫描直接吸收光谱的气体浓度测量方法，该方法首先对透射光强信号加上Nuttall时窗，其次对加窗的透射光强信号进行数字带通滤波处理，获得谐波处的X分量，使得吸收部分的信号得到强化而使边缘处接近为零，同时对加窗的透射光强信号进行数字低通滤波处理得到常数项，然后使用得到的常数项对X分量进行归一化处理，消除光强波动的影响，最后对归一化的X分量使用拟合算法即可得到待测气体参数值。本发明的测量方法克服了传统直接吸收方法对基线敏感的缺点，同时避免了由于基线拟合误差对结果的影响，尤其适合于扫描范围较窄或者高压下线宽较宽无法获得基线的情况。

主权项

1.基于免基线波长扫描直接吸收光谱的气体浓度测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)参数设置：定义t时刻的入射光强信号为I₀(t)、穿过待测气体的透射光强信号为I_t(t)；设置迭代变量x，通过x在每一轮迭代中的更新逼近待测气体真实值；(2)初始化x，根据x利用Beer‑Lambert定律仿真透射光强信号，得到透射光强的仿真信号^sI_t(t)；(3)分别为I_t(t)和^sI_t(t)加上Nuttall时窗，得到I_t(t)和^sI_t(t)加窗后的信号分别为I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window；(4)对I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window分别进行数字带通滤波，提取I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window的n次谐波X分量，n≥M，M为窗函数的项数；对I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window分别进行数字低通滤波，提取I_t(t)_Window和^sI_t(t)_Window的常数项；(5)利用I_t(t)_Window的常数项对I_t(t)_Window的n次谐波X分量进行归一化处理，得到I_t(t)_Window的n次谐波X分量的归一化幅值利用^sI_t(t)_Window的常数项对^sI_t(t)_Window的n次谐波X分量进行归一化处理，得到^sI_t(t)_Window的n次谐波X分量的归一化幅值(6)判断步骤(5)得到的和是否满足以下收敛条件：式中，ε为预先设定的收敛阈值；若满足，则令x₀＝x，并输出x₀，输出的x₀即为待测气体的浓度测量值；若不满足，则计算x＝x_new；返回步骤(2)。