基于拟合的吸收光谱反演算法研究*

可调谐半导体吸收光谱技术作为一种先进的光谱检测手段,已广泛应用于大气环境监测、工业过程控制等领域,实现不同领域组分浓度、温度、压力等参数的高精度探测。技术分为直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术,通过选取不同的目标函数,验证拟合算法在吸收光谱技术中的可行性,两种技术均可通过构建合适的目标函数结合拟合算法实现吸收信息的精确反演,依据物理过程建立吸收模型,分别将直接吸收技术的光强、吸光度及透过率和波长调制光谱技术的光强及谐波信号作为拟合对象,实现了拟合参数的精确计算,从理论上验证了处理方法的准确性,扩展了拟合算法在检测仪器开发方面的应用,为各领域的发展提供了技术保障。     

基于背景扣除的弱吸收信息精确提取方法研究

随着半导体器件的快速发展，基于分子振-转吸收光谱的研究日益深入，以可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy， TDLAS）为代表的检测技术取得巨大进步，应用领域进一步扩大，已有超过一千类仪器应用于连续监测以及过程控制，每年出售的气体检测仪器占据了红外气体传感检测仪器总数的5%以上，已实现不同领域组分浓度、温度、压力等参数的高精度探测。本文针对仪器开发领域目标吸收信息被完全覆盖的复杂应用环境，利用调制技术将吸收信息转移到高频部分，经过分通道背景扣除和谐波信号归一化处理提取吸收信息。以测量含硫天然气中微量H₂S为例，天然气中CH₄含量超过90%，目标组分H₂S的吸收信息被完全覆盖，将吸收信息转移到1 kHz频率，得到的谐波信号峰值与H₂S浓度呈正相关，线性参数达到0.999 9，实现了弱吸收信号的有效提取，从方法上验证了提取弱吸收信号的有效性，进一步扩展了光学气体传感的应用领域，为仪器开发提供技术保障。