[发明专利]基于正交分解的多谱线气体吸收光谱线型拟合测量方法

权利要求书

1.基于正交分解的多谱线气体吸收光谱线型拟合测量方法，其特征在于：包括:

1)选择目标气体的多条特征吸收谱线并组合成两组谱线簇，所选的谱线总数为N；

2)用TDLAS方法测量所选谱线范围目标气体的吸收线型Φ′_M(ν)，通过HITEMP光谱数据库得到两组谱线簇中各条特征吸收谱线的参数；

3)去掉所选的N条谱线中线强低于最强谱线线强一个数量级的谱线，剩余的谱线数量为Q；

4)给定目标气体温度初始值T_guess、浓度初始值Xabs_guess，查询HITEMP光谱数据库，并计算Q条谱线的理论吸收线型Φ′_S(ν)；

5)对步骤2)中测量得到的气体吸收线型及步骤4)中得到的理论吸收线型分别进行正交分解，并去掉相同阶数的低阶项，得到修正后的测量线型Φ_M(ν)和修正后的理论线型Φ_S(ν)；

6)用修正后的理论吸收线型Φ_S(ν)对修正后的测量线型Φ_M(ν)进行迭代拟合得到目标气体的浓度、温度。

2.如权利要求1所述的基于正交分解的多谱线气体吸收光谱线型拟合测量方法，其特征在于：对测量得到的吸收线型Φ′_M(ν)做Gram-Schmidt正交分解，并去掉低阶项；

测量得到的吸收线型由多条谱线的吸收线型Φ′_M,j组成：

上式中j表示第j条谱线，N为谱线总数，ν为光波频率；

将测量得到的吸收线型Φ′_M(ν)基于正交基做如下展开：

下标i对应第i个采样点，其中D^k为正交基，a^k为k阶展开系数，定义为：

式中I为总的采样点数，正交基D^k的第一、第二项构造方法如下：

D⁰＝1

D¹＝ν_i-α⁰；

k阶的正交基采用如下的递推公式得到：

D^k+1＝(ν-α^k)D^k-β^kD^k-1；

其中递推系数α^k及β^k定义为：

去掉低阶项后的吸收线型表示为：

其中n表示需要去掉的最高阶数；

对理论吸收线型Φ′_S(ν)做同样的Gram-Schmidt正交分解，并去掉低阶项，得到修正后的理论吸收线型Φ_S(ν)。

3.如权利要求1所述的基于正交分解的多谱线气体吸收光谱线型拟合测量方法，其特征在于：所选两组谱线簇的积分吸收面积A₁、A₂的比值R与气体温度T之间呈单调函数关系。

4.如权利要求1所述的基于正交分解的多谱线气体吸收光谱线型拟合测量方法，其特征在于：通过HITEMP光谱数据库得到两组谱线簇中各条特征吸收谱线的参数包括：参考温度下的线强以及各种温度、浓度下的低态能级、线强、自身展宽、空气展宽、温度依赖系数。