用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法及存储介质技术

本发明专利技术的一种用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法及存储介质，该方法步骤为：S1、宽带腔增强吸收光谱系统中不使用滤光片进行测量，获得光谱I(λ)；S2、根据干扰光主要波段，选用合适滤光片，获得未经修正的杂散光光谱I0(λ)；S3、对I0(λ)进行数据修正，获得修正后的I0′

【技术实现步骤摘要】
用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及大气痕量气体探测
，具体涉及一种用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法及存储介质。

技术介绍

[0002]针对我国经济快速发展过程中的大气环境污染问题，需要发展以先进环境监测技术为主的多种大气复合污染监测的关键技术，来提高探测灵敏度和痕量气体的探测种类，实现以更高的灵敏度探测环境中低剂量和难以检测的污染物种类。宽带腔增强吸收光谱技术是目前国际上最先进的痕量气体探测技术之一，该技术通过测量痕量气体成份对光辐射的“指纹”特征吸收实现定性和定量测量，并结合谐振腔原理，光子可以在光学腔内来回反射来增大光程，以不足1m的光学腔就能够实现数公里甚至十几公里的有效光程，极大的提高了系统性能，探测灵敏度可以达到ppt(10
‑
12
)级别，且具备高灵敏度、高精度、高稳定性、高时间分辨率、实时在线原位探测、不存在化学干扰等优势。经过十余年的发展，宽带腔增强吸收光谱技术已成功用于多种大气痕量气体的高灵敏测量，例如NO2、NO3、N2O5、I2、IO、HONO、CHOCHO等。
[0003]宽带腔增强吸收光谱系统中的核心部件为两端装有高反镜(镜片反射率通常大于0.9995)的光学谐振腔，光在光学谐振腔内来回反射，能够极大提高光程，但受限于现有镀膜技术，高反镜的高反区域通常仅为几十nm，因此，宽带腔增强吸收光谱系统的测量波段范围对应为几十nm。目前，宽带腔增强吸收光谱系统中主要使用LED作为光源，通常情况下，LED主要辐射波段的光谱范围大约是几十nm，与宽带腔增强吸收光谱系统的高反镜的高反区域相互匹配，但由于LED制作工艺等问题，芯片往往含有微量“杂质”，导致LED光源在主要波段外也会有少量光辐射。宽带腔增强吸收光谱技术选用的LED光源的主要辐射波段和高反镜的高反区域基本相一致，由于高反镜在高反区域的镜片反射率极高(宽带腔增强吸收光谱系统使用的高反镜镜片反射率通常大于0.9995)，则对应高反镜高反区域的镜片透射率极低，导致LED光源发出的光辐射通过高反镜构成的谐振腔后，高反镜的高反区域的光辐射会大幅降低，而LED在高反镜的高反区域以外的小部分光辐射会直接穿过高反镜，反而导致相对较强的干扰光，而该干扰光会对测量波段造成一定杂散光，而如果不对杂散光进行处理，将会影响腔增强吸收光谱系统的测量准确性。
[0004]因此，宽带腔增强吸收光谱技术测量过程中通常需要匹配合适的滤光片来过滤掉高反区域外的干扰光，进而消除测量波段内的杂散光，避免杂散光对宽带腔增强吸收光谱系统测量准确度的影响。但使用滤光片，尽管可以消除杂散光，但不可避免也会削减测量波段的吸收光谱辐射强度，从而一定程度的降低系统信噪比；一方面，使用滤光片后获得的测量谱会同时叠加滤光片在测量波段的透射率曲线，滤光片的透射结构可能会对吸收光谱拟合造成一定影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出的一种用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法，可至少解决上述技术问题之一。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法，包括以下步骤，
[0008]S1、宽带腔增强吸收光谱系统中不使用滤光片进行测量，获得光谱I(λ)，并根据光谱I(λ)的峰形确定导致测量波段(λ1～λ2)存在杂散光的干扰光主要波段(λ3～λ4)；
[0009]S2、根据干扰光主要波段(λ3～λ4)，选用合适滤光片，该滤光片在测量波段(λ1～λ2)的透射率极低且在干扰光主要波段(λ3～λ4)的透射率较高，获得未经修正的杂散光光谱I0(λ)；
[0010]S3、选择测量波段外且没有干扰光的波段(λ5～λ6)，将光谱I(λ5～λ6)与I0(λ5～λ6)做拟合，获得拟合函数，使用该拟合函数对I0(λ)进行数据修正，获得修正后的I0′
(λ),即为干扰光对测量波段造成的杂散光部分；
[0011]S4、宽带腔增强吸收光谱系统使用过程中可以不使用滤光片，对获得的光谱均进行修正，获得扣除杂散光后的光谱I
′
(λ)，即I
′
(λ)＝I(λ)
‑
I0′
(λ)，则可以扣除宽带腔增强吸收光谱技术测量中的杂散光的影响。
[0012]其中，所述的宽带腔增强吸收光谱技术中的杂散光指的是宽带腔增强吸收光谱技术测量波段(高反镜高反区域)以外的光辐射会直接穿过高反镜，若干扰光的光强高于测量波段的光强，会对测量波段造成一定程度的杂散光，从而对测量准确度造成一定影响。
[0013]另一方面，本专利技术还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
[0014]由上述技术方案可知，本专利技术的用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法，通过将宽带腔增强吸收光谱系统的测量谱分为“真实”光谱和杂散光导致的“虚假”光谱，通过差分的方式，将干扰光导致的测量波段杂散光扣除，获得测量波段“真实”光谱。这样在宽带腔增强吸收光谱系统实际测量过程中可以不使用滤光片也能够精准对大气成分进行精准测量，避免了使用滤光片会削减“真实”光谱的辐射强度，以及使用滤光片可能存在一定结构而对吸收光谱拟合结果造成干扰的情况，能够进一步提高宽带腔增强吸收光谱系统的性能。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例中用于宽带腔增强吸收光谱技术扣除杂散光的方法流程图；
[0016]图2黑线是365nm宽带腔增强吸收光谱系统典型的光谱图(不使用滤光片)，灰色点线是使用长波通截止滤光片之后的光谱图。
[0017]图3的上图是不考虑杂散光时采用不同气体瑞利散射差异法标定的宽带腔增强吸收光谱系统镜片反射率与真实镜片反射率的对比；下图是使用本专利技术进行杂散光修正后采用不同气体瑞利散射差异法标定的宽带腔增强吸收光谱系统镜片反射率与真实镜片反射率的对比。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0019]如图1所示，本实施例所述的用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法，包括以下步骤，
[0020]S1、宽带腔增强吸收光谱系统中不使用滤光片进行测量，获得光谱I(λ)，并根据光谱I(λ)的峰形确定导致测量波段(λ1～λ2)存在杂散光的干扰光主要波段(λ3～λ4)。
[0021]S2、根据干扰光主要波段(λ3～λ4)，选用合适滤光片，该滤光片在测量波段(λ1～λ2)的透射率极低且在干扰光主要波段(λ3～λ4)的透射率较高，获得未经修正的杂散光光谱I0(λ)。
[0022]S3、选择测量波段外且没有干扰光的波段(λ5～λ6)，将光谱I(λ5～λ6)与I0(λ5～λ6)做拟合，获得拟合函数，使用该拟合函数对I0(λ)进行数据修正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于宽带腔增强吸收光谱扣除杂散光的方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、宽带腔增强吸收光谱系统中不使用滤光片进行测量，获得光谱I(λ)，并根据光谱I(λ)的峰形确定导致测量波段(λ1～λ2)存在杂散光的干扰光主要波段(λ3～λ4)；S2、根据干扰光主要波段(λ3～λ4)，选用对应滤光片，该滤光片在测量波段(λ1～λ2)的透射率极低到设定值且在干扰光主要波段(λ3～λ4)的透射率也在设定值，获得未经修正的杂散光光谱I0(λ)；S3、选择测量波段外且没有干扰光的波段(λ5～λ6)，将光谱I(λ5～λ6)与I0(λ5～λ6)做拟合，获得拟合函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：段俊，秦敏，方武，谢品华，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：