1.一種基于氣體吸收譜線壓力展寬效應(yīng)的壓力計(jì)校準(zhǔn)方法,其特征在于,實(shí)現(xiàn)步驟如下:
步驟(1)、波長(zhǎng)可調(diào)諧激光入射到兩端裝有平凹高反射率腔鏡的氣體池,兩平凹高反射鏡凹面相對(duì)構(gòu)成穩(wěn)定的衰蕩腔,部分光從一端耦合進(jìn)入腔內(nèi),在另一端輸出的光經(jīng)聚焦透鏡聚焦到探測(cè)器上,得到衰蕩腔輸出信號(hào);
步驟(2)、調(diào)諧激光器輸出波長(zhǎng),由數(shù)據(jù)采集卡記錄各波長(zhǎng)λ下光腔衰蕩信號(hào),并按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得各波長(zhǎng)λ下的衰蕩時(shí)間τ(λ),利用關(guān)系式計(jì)算得到各波長(zhǎng)λ下的氣體吸收系數(shù)α(λ),進(jìn)而可繪制氣體吸收系數(shù)α(λ)與波長(zhǎng)λ關(guān)系曲線,即氣體吸收光譜,其中τ0為腔內(nèi)沒有吸收時(shí)的衰蕩時(shí)間,c為光速;
步驟(3)、在壓強(qiáng)較大的情況下,因?yàn)榇罅糠肿又g的無規(guī)則碰撞,譜線展寬輪廓認(rèn)為是洛倫茲輪廓,利用公式擬合吸收譜線,其中y是歸一化的吸收強(qiáng)度,γ是擬合得到的譜線半高寬,λ0是譜線的中心波長(zhǎng),a1和A0為常量;
步驟(4)、在溫度T的狀態(tài)下,改變氣體池內(nèi)壓強(qiáng),重復(fù)步驟(2)和步驟(3),同時(shí)記錄待校準(zhǔn)壓力計(jì)讀數(shù)P,得到不同壓強(qiáng)讀數(shù)下的譜線半高寬γ(P,T);
步驟(5)、由于洛倫茲線寬與壓強(qiáng)成正比,當(dāng)測(cè)量氣體中吸收氣體含量很低,即吸收氣體所占的分壓可忽略時(shí),線寬與壓強(qiáng)關(guān)系可以近似成其中,γair(Pref,Tref)為吸收氣體在參考?jí)簭?qiáng)Pref和參考溫度Tref下的壓力展寬系數(shù),P為總壓強(qiáng),n為一個(gè)與溫度有關(guān)的系數(shù),γair(Pref,Tref)和n的值都可從HITRAN紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中得到;
步驟(6)、根據(jù)HITRAN紅外光譜數(shù)據(jù)庫(kù)中給出的吸收氣體壓力展寬系數(shù)γair(Pref,Tref)、實(shí)測(cè)溫度T以及擬合得到的譜線半寬γ(P,T),可以反推出氣體池內(nèi)的理論壓強(qiáng)大小PHITRAN,繪制待測(cè)壓力計(jì)指示壓強(qiáng)P與PHITRAN的關(guān)系圖,對(duì)待校準(zhǔn)壓力計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體吸收譜線壓力展寬效應(yīng)的壓力計(jì)校準(zhǔn)方法,其特征在于:構(gòu)成衰蕩腔的兩塊平凹高反射鏡的反射率在激光器掃描范圍內(nèi)大于99.9%,所構(gòu)成的衰蕩腔為穩(wěn)定腔或者共焦腔,腔長(zhǎng)L滿足0<L≤2r,其中r為平凹高反鏡凹面的曲率半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體吸收譜線壓力展寬效應(yīng)的壓力計(jì)校準(zhǔn)方法,其特征在于:光源是可寬調(diào)諧的窄線寬激光器,其調(diào)諧范圍應(yīng)覆蓋待測(cè)吸收氣體一個(gè)完整的吸收峰輪廓,且其線寬不影響吸收譜線線寬測(cè)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體吸收譜線壓力展寬效應(yīng)的壓力計(jì)校準(zhǔn)方法,其特征在于:氣體的吸收光譜與溫度相關(guān),通過在氣體池中集成溫度檢測(cè)裝置對(duì)檢測(cè)過程中氣體池內(nèi)氣體狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控。