[发明专利]免标定调制光谱的实现方法

摘要

本发明基于可调谐二极管激光吸收光谱，采用适应恶劣环境的波长调制技术，提供了一种免标定调制光谱的实现方法，该方法包含数字锁相信号解调步骤、调制光谱仿真步骤和测量参数提取步骤。其具体内容是，利用数字锁相算法对光电信号解调得到其谐波信号；通过准确的理论计算得到谐波信号的仿真数据库；结合谐波信号和仿真数据库提取流场速度、温度和组分浓度。

主权项

一种免标定调制光谱的实现方法，包括：步骤一、数字锁相信号解调步骤；步骤二、调制光谱仿真步骤；步骤三、测量参数提取步骤；其特征在于：步骤一的数字锁相信号解调步骤包括：（1）通过数据采集设备读取探测光电信号、采样率f₁和数据长度L；（2）根据调制频率f、采样率f₁和数据长度L，生成解调用的参考信号，包括一倍频正弦和余弦信号，以及二倍频正弦和余弦信号；（3）将一倍频正弦、余弦信号和二倍频正弦、余弦信号分别与载波信号相乘，得到四路混频信号；（4）根据采样频率f₁、低通截止频率和滤波阶次，创建低通滤波算法；（5）将得到的四路混频信号分别经过数字滤波器运算，得到一次谐波信号的X分量（X_1f）和Y分量（Y_1f），以及二次谐波的X分量（X_2f）和Y分量（Y_2f），并分别计算R量；步骤二的调制光谱仿真步骤包括：（1）根据一定条件下的谱线参数进行数值积分计算，得到线型函数；（2）根据实测条件下的激光参数和计算得到的线型函数，计算谐波信号；（3）通过计算不同谱线参数对应的谐波信号，得到仿真数据库；步骤三的测量参数提取步骤包括：（1）提取谐波信号的多普勒频移量，并计算流场速度；（2）通过提取谐波信号的最大值来获得谐波信号的高度值；（3）通过迭代算法，对比仿真谐波信号的高度值和实验谐波信号的高度值，求解流场的温度和组分浓度。