[发明专利]光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法

权利要求书

1.一种光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据光声池的几何参数得到光声池的几何结构模型以及激光光源的调制频率的范围；

获取激光光源的参数以及目标气体的参数；

根据连续性方程、目标气体的运动方程、热力学基本方程和激光光源能量方程建立光声效应模型，结合几何结构模型进一步建立有限元分析模型；所述目标气体的运动方程包括温度和外界压力影响因子；

通过有限元分析模型以及边界条件得到相应温度和外界压力下的声压等级分布和频率响应曲线；进而得到相应温度和外界压力下的最大声压等级和最佳的谐振频率点。

2.根据权利要求1所述的光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法，其特征在于，所述光声效应模型为：

其中，ρ为目标气体的密度的变化量，为目标气体的密度，ρ₀为目标气体的密度平衡值；为目标气体的速度；P为外界压力，P＝P₀+p，P₀为外界压力的平衡值，p为外界压力的变化量；η为剪切粘度系数；μ为体积粘度系数，μ₀＝1.7894*10^-5；T＝T₀+τ，T₀为温度的平衡值，τ为温度的变化量；S为熵，C_p是常压比热容，γ是比热容比，S＝S₀+s，S₀为熵的平衡值，s为熵的变化量；k为导热系数；σ为激光光束高斯分布的能量分布参数；r为谐振管中心轴的径向距离；ε₀激光能量的幅值；ω为调制频率；ε为激光器在相应的调制频率ω下的能量密度。

3.根据权利要求1所述的光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法，其特征在于，所述边界条件为：

其中，p为外界压力的变化量；τ为温度的变化量；Ω表示边界，即目标气体和光声池的交界处，为在边界处的法向量。

4.根据权利要求1或2或3所述的光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法，其特征在于，所述几何结构模型为二维对称模型或者三维模型。

5.根据权利要求1所述的光声气体监测仪在不同环境下的最佳调制频率仿真方法，其特征在于，通过有限元分析模型以及边界条件还可得到不同温度、不同外界压力下的内部温度分布。