基于波长调制技术的吸收谱线线型函数测量

发布时间：2021-09-19 17:30

　　在可调谐二极管激光吸收光谱技术中,直接吸收法通过对透射光强拟合可直接得到线型函数,但目前具有较高信噪比的波长调制法不能对其进行有效测量。提出一种基于多次谐波的线型函数测量理论及方法,通过谐波通项表达式推导出谱线中心频率处二次与四次谐波比值仅与线型函数和调制系数有关,当调制系数m为2.492 8时,无论线型函数中Gauss线宽和Lorentz线宽所占比例如何,二次与四次谐波比值均为2.186 2,根据该点的特征可首先得到谱线半宽,然后将其应用于弱吸收条件下2f/1f气体浓度免标法测量。实验中采用2 326.82 nm处谱线对CO浓度进行了测量,其结果与传统直接吸收法测量结果误差小于2%。文中为波长调制法中线型函数的精确测量提供了重要的理论依据,进一步完善了2f/1f免标法。 

【文章来源】：红外与激光工程. 2020,49(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

验证实验装置

数据处理软件采用LabVIEW编写，数据处理过程如图3所示。首先，透射光强信号和调制信号经过锁相处理后得到一次谐波S1f、二次谐波S2f和四次谐波S4f(锁相检测中通过对调制信号进行FFT得到其初始相位，然后软件产生同相位无噪声的参考信号)，确定二次谐波与四次谐波曲线上比值为2.186 2的点R*24对应的调制幅度a*(该过程中，首先对激光二极管的电流调谐系数进行标定，然后采用图2中所示的变幅信号对激光二极管进行调制，确定变幅信号变幅过程中的各调制幅度，最后根据二次谐波与四次谐波曲线上比值为2.186 2的点R*24在该比值曲线中所占的比例计算出相应的调制幅度a*)，该幅度对应的调制系数m*为2.492 8，根据公式γ=a*/m*便可得到Voigt线宽γ。在温度已知条件下，通过公式(15)Gauss线宽γG得到Lorentz线宽γL和线型系数d，并最终得到完整的线型函数φ(υ)和二次傅里叶系数H2。将二次谐波与一次谐波比值R*21和光强线性调制系数i代入到公式(8)，即可得到免标法普通情况下测量的气体浓度X。图3 多次谐波测量线型函数数据处理过程

多次谐波测量线型函数数据处理过程

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3402036