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根據Lambert-Beer定律，通過(guò)對氣體吸收后的光進(jìn)行光譜分析，可以準確得出被測各項氣體物理參數，如氣體的種類(lèi)、濃度、溫度以及壓力等信息，其中氣體的種類(lèi)和濃度是*主要的測量參數。
Lambert-Beer 定律

圖1 吸收測量示意圖
Fig.1Schematic ofabsorption measurements
當一束光穿過(guò)氣體時(shí)，部分光會(huì )被氣體吸收，吸收測量如圖1.1所示。根據Lambert-Beer定律，一束頻率為v的單色光通過(guò)含有吸光氣體的吸收池后，透射光的強度可以表示為：

(1-1)
其中I0是沒(méi)有氣體吸收時(shí)強度。N是每立方厘米體積內吸收分子的分子個(gè)數，單位為molecules/cm3。s(v)是吸收物質(zhì)的吸收橫截面積，單位為cm2/molecule。L是通過(guò)吸收池內介質(zhì)的有效吸收光路徑，單位為cm。a(v)是吸收池內介質(zhì)的吸收系數，單位為cm-1。Ptot為吸收池的總壓強，單位為T(mén)orr。x為吸收物質(zhì)的摩爾體積分數，一般也等價(jià)于體積濃度。j(v)為吸收譜線(xiàn)的線(xiàn)型函數，表示吸收譜線(xiàn)的形狀，與溫度、壓強和吸收介質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)。
二、常見(jiàn)測量技術(shù)
直接吸收光譜技術(shù)是通過(guò)調諧激光頻率到選擇吸收譜線(xiàn)透過(guò)率和譜線(xiàn)形狀進(jìn)行分析，并獲取一些重要信息，如吸收譜線(xiàn)強度和增寬系數。從這些光譜測量得到信息可以推斷出氣體溫度、濃度、氣流速度以及壓力等參數值。圖2是典型直接吸收測量示意圖，信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號給激光驅動(dòng)器驅動(dòng)DFB激光器，激光器輸出激光通過(guò)待測氣體，光電探測器接收到透射光，并通過(guò)對光強信號進(jìn)行分析，從而測量得到氣體濃度值。

圖2典型直接吸收測量示意圖

實(shí)現直接吸收光譜檢測透射光容易受到背景噪聲的干擾、激光器光強波動(dòng)等因素的影響，為了減小噪聲的干擾，通常會(huì )使用高靈敏光譜技術(shù)，如采用波長(cháng)調制技術(shù)對目標信號進(jìn)行高頻調制，實(shí)現抑制高頻背景噪聲，從而極大提高探測靈敏度和精度。
如圖3所示為波長(cháng)調制測量示意圖，信號發(fā)生器發(fā)生鋸齒波或三角波掃描信號疊加快速正弦頻率f的調制信號給激光驅動(dòng)器驅動(dòng)DFB激光器，激光器輸出調制光經(jīng)過(guò)待測氣體，光電探測器接收到吸收后光強，此時(shí)將光信號轉換成電信號輸入到鎖相放大器對信號進(jìn)行解調輸出波長(cháng)調制的諧波信號，根據諧波信號的值計算得到此時(shí)氣體濃度值。