基于HITRAN光谱数据库的合并谱线测温仿真研究

贾宇杰，张丕状，戚俊成，白建胜

(中北大学 信息与通信工程学院，山西 太原 030051)

0 引 言

可调谐二极管激光吸收光谱技术(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS)具有高灵敏度，实时响应，非接触等特点[1,2]，是近年来发展较快的一种技术. 这种技术是利用气体分子对不同波长光束在不同条件下的吸收作用来确定待测参数，目前该技术已经可以做到多种气体参数的测量[3,4]，其中，温度是一个关键参数，浓度与压力的反演公式均需要以得到温度为前提. 目前，TDLAS技术分为直接吸收法和波长调制法两种，直接吸收方法采集到的信号较为直观且计算简单，通过提高谱线扫描的频率加之适当的数据处理方法，也可以短时间内达到较高的检测灵敏度，满足工业现场的应用需求[5].

TDLAS技术在测温时一般基于双线测温法，选择相对独立的谱线，或者使用拟合程序对叠加的谱线进行分离. 以水分子谱线为例，Rieker[6]使用7 203.9 cm-1和7 435.6 cm-1两条谱线在吸收池和激波管测量了气体温度，为一条独立谱线和叠加谱线，测量温度最高达1 050 K； Zhou[7]在1.8 μm附近对10对谱线进行了筛选，最终选定5 553.8 cm-1和5 554.2 cm-1在单激光传感器中使用，为两条独立谱线，并进行了实验验证； 李金义[8]选择6 807.86 cm-1和7 185.59 cm-1作为吸收谱线，为一条独立谱线和叠加谱线，测量Hencken型平面火焰燃烧炉的温度. 低浓度的条件下谱线展宽较窄，容易筛选出相对独立的谱线，但在被测气体浓度比较高时，谱线宽度的增加会导致谱线间相互叠加出现干扰[9]，难以分辨出原有的谱线形状，从而使温度计算出……