[发明专利]一种测量混合气体分子多模式弛豫过程的方法

摘要

本发明公开了一种测量混合气体分子多模式弛豫过程的方法，其通过建立单一弛豫的声谱表达式，在ωτ＝1时，得到声谱的单一弛豫过程的通用表示形式，进而得到多模式弛豫过程有效热容的表达形式，通过测量2*N个频率点的声吸收系数α_r(ω)和声速c(ω)，得到2*N个无量纲声弛豫吸收系数μ_m(ω)，从2*N个方程中解出N个ε_i和τ_i的值，并将N个ε_i和τ_i的值代入原方程中，就可以得到μ_m(ω)关于ω＝2πf的谱线，即可重建多模式弛豫过程。本发明测量混合气体分子多模式弛豫过程的方法不仅操作简单，而且能够精准地重构多模式弛豫过程的完整谱线，为基于声谱分解的气体传感器精确测量技术，提供了一种适应性更强、可实用化的声谱测量方法。

主权项

1.一种混合气体分子多模式弛豫过程重建的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)确定单一弛豫的声谱表达式为：其中，表示平动和转动热容之和，表示分子的振动热容，ω＝2πf为角频率，f为频率，τ为弛豫时间，(2)根据单一弛豫的声谱表达式，在ωτ＝1时，得到声谱的单一弛豫过程的通用表示形式：其中，μ_i(ω)表示无量纲弛豫吸收系数，R为气体普适常数；(3)假定混合气体中包含W种分子种类，有N种振动模式，多模式弛豫过程的有效热容是分子内部单一弛豫过程之和：其中，τ_i定义为在整个多模式弛豫过程中的内部单一弛豫过程的豫时间；(4)定义峰值为弛豫时间τ_i相对应的弛豫强度，得到：其中，α_r(ω)为声吸收系数，λ是声波波长，c(ω)为声速值；(5)测量2*N个频率点的声吸收系数α_r(ω)和声速c(ω)，得到2*N个μ_m(ω)，从2*N个方程中解出N个ε_i和τ_i的值，并将N个ε_i和τ_i的值代入步骤(4)，得到μ_m(ω)关于ω＝2πf的谱线，即可重建多模式弛豫过程。