基于可调谐激光吸收光谱(DA-ATLAS)，用于增强气体浓度传感器敏感性的裁剪算法(2)

2.DA-ATLAS气体传感器的基本原理

    DA-ATLAS传感原理是基于光被吸收的量，当光穿过气体样品时。因此，必须按每一个波长吸收量来测量。所以，激光被调谐后，通过一定光谱范围，分解吸收线。通过气室传递的光强度能由比尔-朗伯定律来描述，如下 ：

    I0(λ) 是在进入气室前的激光强度，C是气体浓度，l是气室路径长度，α(λ) 是单色吸收系数。后者通过使用HITRAN光谱数据库的参数来计算 [21]。而且，气体样品的光吸收比例，可由下面来表达出：

    a(C, l, λ)类似的吸收曲线，针对不同浓度，并考虑扫描激光1532.61–1533.04nm，乙炔产生反激振动线，显示在图1a。这里能观察到振幅峰值ap = max(a(C, l, λ))随浓度快速增长。然而，ap多快达到最大值，将不仅依赖样品浓度，而且也依赖气室路径长度。例如，图1b 显示，不同浓度和气室长度吸收的振幅峰值。这里，气室长度越长，信号振幅峰值将越快达到。而且，接近峰值，对于其余浓度范围几近平坦。结果，如果浓度依据振幅峰值来判定，那可能靠选择气室长度来优化传感器(这是为了在宽浓度区有低的准常数敏感性，或,为了对一个窄范围低浓度有一个相当大的敏感性)；因为在某一浓度之后，敏感性将趋于0（图1c）。这种情况下，敏感性这样计算：dap/dC。 因此，有不同的选项来分析和处理这些吸收曲线（这由传感器输出），来高精度判定浓度，特别地在敏感性近于0的区域。这里，我们推荐新的算法，关于较宽的动态量程，助于保存高敏感性，也提供一个准常量敏感性行为。另外，关于宽的测量范围，让我们有一个准常量敏感性。

 

    两光信道的基本DA-ATLAS气体传感器

    不同传感器配置，来执行基于DA-ATLAS模式的传感功能。其中一个配置，非常时兴的，是基于双通道[3,4,5,7,22]。配置中，在偏振光束进入气室之前，两通道通过等分线偏振光束来实现。测量通道中，光束通过气室， 出来后，被一个光学检测器记录。在参照通道中，光束不通过测量气室，因而，它直接到达另一个检测器。图2，双通道传感设置的通用框图。这种配置的一个好处是，为了计算传送信息、可视性或调幅深度（DM），信号测量和参照通道，能减去、除去或数学组合。DM是有趣的量度，因为它不光源波动影响[23,24]，能用以下来描述：

    这里 PR(λ(t)) 和 PM(C, l, λ(t))是电力，由参照和测量检测器分别注册，激光波长在位置λ(t)。这里，激光波长，将被定期扫描，所以用时间来体现(t)。而且，DM 无单位，g 是一个比例常数，考虑为损失或不平衡的分束比，理想情况下g =1。一个切实可行的办法，当目标气体浓度是0%时， g 可被算作参照和测量检测器提供信号的比率。而且，等式(3) 显示使用两通道设置的好处，因为任何源强度涨落将影响同样量级双通道，所以，在计算DM时，它们的影响将最小化。

   
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