[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

权利要求书

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)。

2.根据权利要求1所述的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，所述透射光强信号的表达式为：

I_t(t)＝I₀(t)exp(-S·P·x₀·L·φ[v(t)])

式中，S表示吸收谱线的线强，P表示待测气体的气压，x₀表示待测气体的浓度，L表示入射光在待测气体中传播的光程，v(t)为t时刻入射光出光的频率，φ[v(t)]表示线型函数。

3.根据权利要求2所述的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，所述Nuttall时窗的时域表达式为：

式中，f₀表示激光扫描频率，b_m为第m个最小旁瓣系数，b_m满足约束条件：

且