西北核技术研究所吴昊龙获国家专利权
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龙图腾网获悉西北核技术研究所申请的专利一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116519629B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310474542.1,技术领域涉及:G01N21/39;该发明授权一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法是由吴昊龙;王晟;王亚民;陶蒙蒙;李国华;叶景峰;吴振杰;王立君设计研发完成,并于2023-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS方法,具体涉及一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法,解决现有TDLAS技术在高压环境下存在去基线困难、谱线参数计算误差较大的技术问题。该高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法,包括以下步骤:步骤1获得TDLAS测量信号Iexpvx;步骤2构造整体拟合模型;步骤3确定整体拟合模型中可变参数的初值与限制区间;步骤4根据可变参数的初值与限制区间,优化整体拟合模型中的可变参数,反演得到整体拟合模型与TDLAS测量信号Iexpvx最佳匹配下的谱线参数;有效回避原始信号复杂的去基线过程,提高TDLAS技术在高压环境下的适用性,显著降低了谱线参数的计算误差。
本发明授权一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法在权利要求书中公布了:1.一种高压环境下的TDLAS测量信号谱线参数获取方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1使用线性电流驱动DFB激光器,获得光强随时间线性变化的输出光束,同时控制DFB激光器的温度使输出光束的波长调谐范围覆盖任一条谱线,输出光束传输通过待测环境中的吸收介质后,获得TDLAS测量信号Iexpvx; 步骤2构造包含入射光强I0vx、谱线吸收系数αvx和吸收路径长度L共同作用的整体拟合模型: 其中,Ivx为出射光强,k3、k2、k1、k0为入射光强I0vx的三次多项式拟合系数,A为谱线近似线型Lorentz函数对应的面积,Δv为谱线近似线型Lorentz函数对应的线宽,v0为谱线近似线型Lorentz函数中心对应的采样点坐标,vx为单周期TDLAS测量信号Iexpvx采样点横坐标,x表示采样点的序号,0表示谱线近似线型Lorentz函数中心; 步骤3根据待测环境和TDLAS测量信号Iexpvx,确定整体拟合模型中可变参数的初值与限制区间;所述可变参数具体包括入射光强I0vx的三次多项式拟合系数k3、k2、k1、k0与谱线近似线型Lorentz函数的面积A、线宽Δv、中心v0; 3.1利用基线拟合法预处理TDLAS测量信号Iexpvx,得到入射光强I0vx的三次多项式拟合系数k3、k2、k1、k0的初值; 3.2通过计算lnI0vxIexpvx得到谱线线型分布将谱线线型分布对横坐标的积分作为面积A的初值,将谱线线型分布的半高全宽作为线宽Δv的初值,将谱线线型分布的峰值对应的横坐标作为中心v0的初值; 3.3将拟合系数k3、k2、k1、k0的初值与面积A的初值、线宽Δv的初值、中心v0的初值作为参考,结合待测环境变化的动态范围设置拟合系数k3、k2、k1、k0、面积A、线宽Δv及中心v0的限制区间;待测环境变化的动态范围包括温度、压强与待测组分的浓度; 步骤4根据可变参数的初值与限制区间,采用非线性曲线拟合TDLAS测量信号Iexpvx,以均方误差MSE最小为目标,优化整体拟合模型中的可变参数,反演得到整体拟合模型与TDLAS测量信号Iexpvx最佳匹配下的谱线参数: 4.1根据拟合系数k3、k2、k1、k0与面积A、线宽Δv、中心v0的初值与限制区间,采用Levenberg-Marquardt算法拟合TDLAS测量信号Iexpvx; 4.2以均方误差MSE最小为目标,迭代优化整体拟合模型中的入射光强I0vx的三次多项式拟合系数k3、k2、k1、k0与面积A、线宽Δv、中心v0,通过下式反演得到整体拟合模型与TDLAS测量信号Iexpvx最佳匹配下的面积A、线宽Δv、中心v0: 其中,n为单周期TDLAS测量信号Iexpvx的采样点数。
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