洛伦兹线型近似引起的甲烷检测误差研究

2ν₃波段R3分支(6 046.95 cm^-1)是近红外甲烷检测领域最常用波段。R3分支三条谱线相距很近，通常用一条谱线的洛伦兹线型去描述其谱形，校正温度、压强引起的二次谐波峰值误差，然而洛伦兹线型本身引起的误差并没有得到足够的重视。对TDLAS系统建模分析，以低频锯齿波叠加高频正弦波调制激光，经待检测气体吸收后，再利用数字锁相放大及低通滤波实现解调，最终通过旋转坐标系得到一次谐波归一化的二次谐波信号。通过分别比较单条谱线洛伦兹线型与三条谱线Voigt线型对二次谐波的影响，分析温度、压强变化条件下，由单条谱线洛伦兹线型近似带来的二次谐波误差。结果表明：(1)压强、温度变化时，洛伦兹线型二次谐波峰值误差较平均极小值误差更小；(2)洛伦兹线型二次谐波峰值的误差随着压强降低而显著增加，温度为298 K、压强降低至0.2 atm时，由洛伦兹线型近似带来甲烷气体二次谐波峰值的误差达65.5%;(3)以峰谷率、谐波宽度等参数衡量二次谐波谱形，在温度为298 K、压强小于0.8 atm条件下，峰谷率误差大于4.5%,压强为1 atm、温度大于380 K条件...