[发明专利]基于后向散射回光的自由状态气体参数远程测量方法

摘要

本发明提供了一种基于后向散射回光的自由状态气体参数远程测量方法，包括步骤步骤A向被测量气体所在空间区域发射脉冲激光；步骤B持续测量得到非吸收特征谱线回光强度、吸收特征谱线回光强度；步骤C获取大气环境散射回光特性的基本参数；步骤D利用所述补偿参数对吸收特征谱线回光强度进行补偿；步骤E根据非吸收特征谱线回光强度以及补偿后的吸收特征谱线回光强度，获得被测量气体的特性。本发明采用宽光谱激光作为光源，不需要测量环境参数，根据气体的光谱吸收特性进行气体种类和气体浓度测量，将回光的散射特性和吸收特性有机分离，测量准确，且采用离散式特征气体回光测量技术。

主权项

一种基于后向散射回光的自由状态气体参数远程测量方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：向被测量气体所在的被测量空间区域发射脉冲激光；步骤B：持续测量得到所述脉冲激光的后向散射回光数据，其中，所述后向散射回光数据包括：非吸收特征谱线回光强度、吸收特征谱线回光强度；步骤C：根据非吸收特征谱线中一谱线A的回光强度，获取大气环境散射回光特性的基本参数，作为吸收特征谱线回光强度由于大气散射导致的强度衰减因子的补偿参数；步骤D：利用所述补偿参数对吸收特征谱线回光强度进行补偿；步骤E：根据非吸收特征谱线回光强度以及补偿后的吸收特征谱线回光强度，获得被测量气体的如下任一种或任多种数据：‑种类；‑浓度；‑空域扩散分布特性；‑传输路径空间分布特性；所述步骤E，包括如下步骤：根据如下公式计算得到被测量气体的散射强度系数α、被测量气体的吸收强度系数γ(λ)：I1＝I0{exp(‑αL)‑exp[‑α(L+Δ)]}exp(‑αL)   式1)I2＝I0{exp[‑(α+γ(λ))L]‑exp[‑(α+γ(λ))(L+Δ)]}exp[‑(α+γ(λ))L]   式2)L＝ct/2   式3)其中，I1为非吸收特征谱线回光强度，I2为补偿后的吸收特征谱线回光强度，I0为脉冲激光强度，α为被测量气体的散射强度系数，L为脉冲激光的传输距离，Δ为传输路径上的采样间隔，γ(λ)为被测量气体在吸收特征谱线λ处的吸收强度系数，c为光速，t为从脉冲激光发射到回光测量的时间间隔；根据如下公式计算得到被测量气体浓度N：N＝γ(λ)/τ   式4)其中，τ为单位浓度被测量气体吸收系数，N为被测量气体浓度。