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基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法

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专利申请流程有哪些步骤?
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2017-06-20
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2018-12-28
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2020-04-24
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2037-06-20
基本信息
申请号CN201710469715.5申请日2017-06-20
申请公布号CN109100045A申请公布日2018-12-28
授权公告号CN109100045B授权公告日2020-04-24
优先权号
专利优先权是指专利申请人就其发明创造第一次提出专利申请后,在法定期限内,又在中国以相同主题的发明创造提出专利申请的,根据有关法律规定,其在后申请以第一次专利申请的日期作为其优先权日,专利申请人依法享有的这种权利,就是优先权。
专利优先权的目的在于,避免在优先权日与实际申请日之间公开的技术内容影响本申请的新颖性和创造性。
-优先权日
专利优先权是指专利申请人就其发明创造第一次提出专利申请后,在法定期限内,又在中国以相同主题的发明创造提出专利申请的,根据有关法律规定,其在后申请以第一次专利申请的日期作为其优先权日,专利申请人依法享有的这种权利,就是优先权。
专利优先权的目的在于,避免在优先权日与实际申请日之间公开的技术内容影响本申请的新颖性和创造性。
-
分类号
G01K11/00
G 物理
G01 测量;测试
G01K 温度测量;热量测量;未列入其他类目的热敏元件(辐射高温测定法入G01J5/00)
G01K11/00 不包括在G01K3/00,G01K5/00,G01K7/00或G01K9/00各组的以物理或化学变化为基础的温度测量
申请人信息
申请(专利权)人发明人曹章;徐立军;邱爽;郭宇东;陈亚婧
地址北京市海淀区学院路37号邮编100191
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
-代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
-
摘要
本发明提供一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法,包括以下步骤:使可覆盖待测气体中某种吸收分子的多个吸收谱段的激光沿单一光路穿过被测气体区域,得到多个吸收谱段对应的吸收率积分测量数据;利用上述吸收谱段的线强度和吸收率积分构建求解气体温度概率密度分布的积分方程组;对积分方程组进行归一化和离散化处理,解得气体温度概率密度分布的多项式拟合参数,计算出气体温度概率密度分布。相比于多视角多光谱成像系统,本发明的优点是结构简单,所需光学窗口少,使用有限个离散的吸收谱段,无需温度分布先验信息即可重建气体温度概率密度分布,重建速度快,效果优异,在非接触式非均匀温度分布测量领域具有广泛的应用前景。
基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法
法律状态
序号法律状态公告日法律状态法律状态信息
12020-04-24授权授权
22018-12-28公布公开
32019-01-22实质审查的生效实质审查的生效IPC(主分类):G01K 11/00
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种基于单光路多光谱的气体温度概率密度分布重建方法,该方法包括以下步骤:

步骤一,获取激光单光路多个吸收谱段的测量数据:利用一种气体分子的多个激光吸收谱段,将扫描波长覆盖所述多个吸收谱段的激光束分为两束,一束穿过被测气体温度分布场作为吸收信号,另一束穿过标准具作为参考信号,通过Voigt线型拟合得到每个吸收谱段对应的吸收率积分的测量数据;

步骤二,根据一种气体的多个吸收谱段在不同温度下的线强度和对应吸收率积分测量数据构建求解被测气体温度概率密度分布的积分方程组:利用激光器发出不同中心波长的激光谱段,使激光沿相同路径穿过所述被测气体温度分布场,获得测量信号,选出N个对应的吸收率积分作为测量数据:

其中,i是吸收谱段的编号,范围是从一到选取的吸收谱段总个数。Ai代表第i个吸收谱段所对应的吸收率积分测量数据。P代表待测气体的总压力,单位是一个大气压atm。L代表待测气体路径长度,单位是厘米cm。T是待测气体的温度,单位为开尔文K。T1和T2分别是待测气体的温度下限和上限,单位为开尔文K。Si(T)代表第i个吸收谱段的激光在温度T下的线强度值,单位是cm-2atm-1。X(T)代表温度为T的气体组分的摩尔分数。f(T)代表温度T对应气体的路径分数。考虑到在测量中,气体组分的浓度分布近似为均匀分布,故(1)式可简化为:

步骤三,对积分方程组进行归一化处理:对(2)式左右两边中的T进行归一化处理,归一化公式为T=u(t)=(T2-T1)/(t2-t1)×(t-t1)+T1,其中T1、T2分别为待求气体温度分布场的最低温度和最高温度,t1、t2分别为归一化以后的最低温度和最高温度,由此得到与(2)式等价的表达式

其中A(vi),即Ai,表示第i个吸收谱段所对应的吸收率积分测量数据,其中心波数为vi。S(u(t),vi),即Si(T),表示第i个吸收谱段的激光在温度T下的线强度值,其中心波数为vi。

步骤四,多项式拟合待测气体温度概率密度分布将积分方程组分解为矩阵方程:采用多项式形式表达待测气体温度概率密度分布,有

f(u(t))=d0′+d1′t+d2′t2+…+dn′tn (4)

于是得到与(3)式等价的表达式,

利用多个激光吸收谱段信息将积分方程组分解,有

记为列向量A,长度为M,为矩阵C,大小为M×(N+1),为列向量D,长度为N,于是有矩阵方程AM×1=CM×(N+1)·D(N+1)×1。其中矩阵C反映的是特定吸收谱段构成的系数矩阵;向量D代表待求的温度概率密度分布的拟合参数;向量A反映的是吸收率积分测量值。

步骤五,求解矩阵方程求得气体温度概率密度分布拟合参数,:求解CD=A的线性方程组,求解得到待求温度概率密度分布的拟合参数D,进一步得到待求的温度概率密度分布的多项式表达,反映待测气体的温度分布情况。

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