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基于光谱吸收率积分的气体浓度测量方法
  • ISSN号:1000-0593
  • 期刊名称:光谱学与光谱分析
  • 时间:0
  • 页码:-
  • 分类:O561.3[理学—原子与分子物理;理学—物理]
  • 作者机构:[1]中南大学物理与电子学院,湖南长沙410083, [2]中南大学物理与电子学院先进材料超微结构与超快过程研究所,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(61172047,61178017)资助
  • 相关项目:基于光声光谱技术的环境污染源微量气体传感器的研究
中文摘要:

气体的光谱吸收率是Lambert-Beer定律对气体进行定性定量分析的重要依据,光谱吸收率积分值是描述气体吸收特性的一个重要参量。根据所测气体的吸收光谱图,通过从HITRAN数据库中查询得到所需数据,选择其中一条吸收光谱,计算出光谱吸收率在频域上的积分值,然后把积分值代入Lambert-Beer定律便可以求出所测气体的浓度值。计算光谱吸收率的积分值,能够避开复杂的线型函数的计算,不需要通过标准气体进行校准,从而更加简捷、快速地求出气体浓度值。鉴于温度变化会引起相应的压强的变化,同时在压强不随温度变化以及压强随温度共同变化这两种情况下,对光谱吸收率积分值随温度的变化规律进行了研究。总结出在这两种情况下,光谱吸收率在频域上的积分值总是随着温度的增加而增加,当增加到一定温度时,光谱吸收率在频域上的积分值随着温度的增加而减小,最后趋于稳定,但是两种情况下光谱吸收率积分值变化趋势的范围有所不同。最后通过实验验证计算光谱吸收率在频域内的积分值时需要同时考虑温度的变化以及温度导致的相应的压强的变化,此时吸收率积分值相对误差约为1%;只考虑温度的变化而不考虑压强随温度的变化,吸收率积分值的相对误差值大于1%而且逐渐变大。研究温度对光谱吸收率积分值的影响,可以在使用光谱吸收率积分值计算气体浓度时,选择合适的温度范围即更稳定的吸收区,从而减少温度对测量结果带来的误差。

英文摘要:

The absorptance spectrum of a gas is the basis for the qualitative and quantitative analysis of the gas by the law of the Lambert-Beer.The integral value of the absorptance spectrum is an important parameter to describe the characteristics of the gas absorption.Based on the measured absorptance spectrum of a gas,we collected the required data from the database of HITRAN,and chose one of the spectral lines and calculated the integral value of the absorptance spectrum in the frequency domain,and then substituted the integral value into Lambert-Beer's law to obtain the concentration of the detected gas.By calculating the integral value of the absorptance spectrum we can avoid the more complicated calculation of the spectral line function and a series of standard gases for calibration,so the gas concentration measurement will be simpler and faster.We studied the changing trends of the integral values of the absorptance spectrums versus temperature.Since temperature variation would cause the corresponding variation in pressure,we studied the changing trends of the integral values of the absorptance spectrums versus both the pressure not changed with temperature and changed with the temperature variation.Based on the two cases,we found that the integral values of the absorptance spectrums both would firstly increase,then decrease,and finally stabilize with temperature increasing,but the ranges of specific changing trend were different in the two cases.In the experiments,we found that the relative errors of the integrated values of the absorptance spectrum were much higher than 1% and still increased with temperature when we only considered the change of temperature and completely ignored the pressure affected by the temperature variation,and the relative errors of the integrated values of the absorptance spectrum were almost constant at about only 1% when we considered that the pressure were affected by the temperature variation.As the integral value of the absorptance spectrum varied with temperature and the calcula

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期刊信息
  • 《光谱学与光谱分析》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国光学学会
  • 主编:高松
  • 地址:北京海淀区魏公村学院南路76号
  • 邮编:100081
  • 邮箱:chngpxygpfx@vip.sina.com
  • 电话:010-62181070
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0593
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2200/O4
  • 邮发代号:82-68
  • 获奖情况:
  • 1992年北京出版局编辑质量奖,1996年中国科协优秀科技期刊奖,1997-2000获中国科协择优支持基础性高科技学术期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:40642