[发明专利]基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法

权利要求书

1.基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法，其特征在于，该方法步骤如下：

(1)打开积分球内温度和压力测量仪表，开启积分球氮气循环系统和水冷循环系统，打开卤钨灯辐射源，待球内温度和压力稳定、氮气浓度大于99％以上，形成稳定连续无背景辐射源；

(2)吸收池控制温度设置为T，池内达到设置温度后打开吸收池抽真空装置，将吸收池内抽至真空度优于10^-4pa；

(3)积分球发出辐射源匀光后形成均匀朗伯面光源，经程长为L的真空吸收池后入射超分辨率光谱仪，吸收池内温度T稳定均匀，辐射源充满光谱仪孔径、视场；

(4)超分辨率光谱仪采集N幅数据，原始数据平均去噪，经误差修正后获取背景光谱B₀；

(5)吸收池充入一定量目标气体，通过高精度压力测量仪表读取吸收池内压力P，保持吸收池温度T恒定；

(6)超分辨率光谱仪采集N幅数据，原始数据平均去噪，经误差修正后获取吸收光谱B₁；

(7)将目标气体吸收光谱B₁和真空测量背景光谱B₀之比获取是测量透过率光谱τ₁；

(8)根据吸收池程长L、温度T以及压力P，结合Hitran数据库气体吸收截面参数，计算该状态下的理论透过率光谱τ₀；

(9)在光谱范围的左、中、右三个区域选择峰谷特征明显的吸收峰，获取理论透过率光谱的峰谷波长或波数与实测透过率对应光谱点，对峰谷波长或波数与对应光谱点进行拟合，获取光谱定标系数；

(10)计算光谱定标不确定度。

2.根据权利要求1所述的基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法，其特征在于，所述的理论透过率光谱的计算方法为：

理论透过率光谱根据比尔-朗伯定量进行计算，积分球发出的辐射能量经吸收池内气体作用后理论透过率为：τ₀＝exp(-αcL)，其中α(cm²/mol)为气体吸收截面，c(mol/cm³)为目标气体浓度，L(cm)为吸收池有效长度；α(cm²/mol)来自Hitran数据库，根据吸收池内温度T和压力P，结合理想气体状态方程计算吸收池内气体浓度其中T₀＝273.16K为标准状态温度，P₀＝101333Pa为标准状态压力，n₀＝2.67×10¹⁹mol/cm³为标准状态气体分子数密度。

3.根据权利要求2所述的基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法，其特征在于，所述的吸收峰谷波长或波数值和光谱点寻峰方法为：

实测透过率光谱和理论透过率光谱采用高斯拟合可以对峰谷点进行精确定位，获取拟合后的波长或波数值和光谱点，提高光谱定标精度；高斯拟合公式为：

其中A为高斯函数归一化系数，X₀为理论透过率光谱和实测透过率光谱峰谷点拟合后的波长或波数或光谱点，σ确定高斯函数的宽度。

4.根据权利要求3所述的基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法，其特征在于，所述的光谱定标系数拟合方法为：

实测透过率光谱点和对应理论透过率光谱峰谷波长或波数值拟合采用最小二乘法，拟合公式为：

p(x)＝p₁xⁿ+p₂x^n-1+…+p_nx+p_n+1

其中n为选择的拟合阶数，p_n(n＝1,2…n,n+1)为拟合系数。

5.根据权利要求4所述的基于透过率光谱的超分辨光谱仪光谱定标方法，其特征在于，所述的光谱定标不确定度计算方法为：

光谱定标不确定度σ包括理论透过率光谱峰谷波长或波数值的不确定度σ₁、寻峰误差σ₂、回归计算误差σ₃，