基于激光吸收光谱的温度快速提取方法与设计方案
一种基于hitran数据库的吸收光谱快速获取方法
一种基于hitran数据库的吸收光谱快速获取方法
基于HITRAN（高分辨分子能级）数据库的吸收光谱快速获取方法是通过利用HITRAN数据库中存储的大量分子光谱线参数，结合光谱模拟和数据处理技术，实现对吸收光谱进行快速获取的方法。
下面将分为三个步骤进行具体介绍。
第二步：光谱模拟
第三步：数据处理和分析
通过实验测量得到的吸收光谱与模拟的理论光谱进行对比。
可以利用吸收光谱实验数据与模拟曲线的差异，进一步进行数据处理和分析。
常用的数据处理方法包括拟合、傅里叶变换、小波变换等。
可以通过数据处理得到吸收峰的位置、强度和宽度等参数。
同时，还可以进行吸收光谱的定量分析，如浓度测量、光谱分解等。
在实际应用中，为了提高吸收光谱的获取速度和减少数据处理的复杂度，可以采用以下方法进行优化：
1.优化吸收光谱的测量条件，如选择合适的光源和探测器，调整测量时间和信号积分时间等，以提高光谱的信噪比和测量精度。
2.利用线性回归等数学方法，对吸收光谱数据进行快速处理和分析，减少计算量和时间消耗。
3.利用并行计算和分布式计算等技术，将大规模数据处理任务分解成多个子任务进行并行处理，进一步提高计算速度。
综上所述，基于HITRAN数据库的吸收光谱快速获取方法通过选择合适的数据文件、光谱模拟和数据处理等步骤，可以实现对吸收光谱的快速
获取和分析。
这种方法可以广泛应用于光谱分析、环境监测、气体检测等领域，具有较高的实用价值和应用前景。
气体检测技术方案
气体检测技术方案一、引言随着工业化进程的加快，气体泄露、污染等问题逐渐凸显，对于气体检测技术的需求也越来越迫切。
气体检测技术能够快速、准确地检测出各种有害气体的浓度和分布情况，为环境保护和人类健康提供重要支持。
本文将介绍几种常见的气体检测技术方案。
二、传感器检测技术1. 电化学传感器电化学传感器是最常用的气体传感器之一，通过电化学反应来检测气体浓度。
传感器中的电极与待测气体发生反应，产生电流或电势变化，从而实现气体浓度的测量。
电化学传感器具有灵敏度高、响应速度快等优点，常用于检测有毒气体如一氧化碳、氮氧化物等。
2. 热导率传感器热导率传感器是一种基于气体导热性质的检测技术，适用于测量可燃气体浓度。
传感器中的加热元件和测温元件组成一个微小的热电偶，当气体通过传感器时，由于气体导热性质的不同，导致传感器温度变化，进而实现气体浓度的检测。
三、光学检测技术1. 红外吸收光谱法红外吸收光谱法是一种基于气体吸收红外辐射的检测技术，适用于检测多种气体。
该技术利用气体分子对特定波长的红外光吸收的特性，测量光线透过气体时的强度变化，从而推算气体浓度。
红外吸收光谱法具有高灵敏度、高选择性等优点，常用于检测甲烷、二氧化碳等气体。
2. 激光散射光谱法激光散射光谱法是一种基于气体分子散射激光光束的检测技术，适用于检测细颗粒物和大气污染物。
该技术利用激光束与待测气体作用后产生的散射光信号，通过测量散射光的强度和频率变化来推断气体浓度。
激光散射光谱法具有高灵敏度、高分辨率等优点，常用于大气环境监测。
四、电离检测技术电离检测技术是一种通过测量气体中电离粒子的数量来判断气体浓度的方法。
该技术利用气体分子在电场中发生电离产生的离子，通过测量离子的电流或电荷量来推测气体浓度。
电离检测技术具有高精度、高灵敏度等优点，常用于检测空气中的放射性物质和放电等现象。
五、总结气体检测技术方案多种多样，每种技术都有其适用的场景和优势。
在实际应用中，可以根据不同的需求选择合适的气体检测技术，以达到准确、高效地检测和监测气体浓度的目的。
激光吸收光谱气体检测中谱线的自动筛选
总第190期2020年第6期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal190No.6,2020堂桩导测述用DOI：10.16525/l4-1109/tq.2020.06.07激光吸收光谱气体检测中谱线的自动筛选李梅秀1,邵欣八，王芳1,付作伟3(1.内蒙古阿拉善生态环境监测站，内蒙古阿拉善盟750306；2.天津中德应用技术大学智能制造学院，天津300350；3.中创精仪(天津)科技有限公司，天津300301)摘要：激光吸收光谱(LAS)技术进行气体检测具有高选择性、高灵敏度、快速响应、可多组分多参量同时非接触测量等优势，被广泛用于环境监测、污染排放检测、工业过程控制等领域。
在应用LAS技术进行气体检测时，首要工作就是选择合适的目标谱线。
目前对谱线的筛选都是基于人工观察完成，费时费力，效率低下。
设计了一款自动化谱线筛选软件，对于给定波段范围，基于LAS检测原理和谱线筛选原贝9,结合测量的环境条件对HITRAN光谱数据库中的相关谱线数据进行分析，根据吸光度和谱线的线宽等对灵敏度和谱线干扰进行判断，最终输出筛选的目标谱线或测温谱线对。
该方法大大提高了谱线的筛选效率，可用于LAS气体检测之前目标谱线的自动化筛选，对于气体的浓度检测和温度测量具有重要意义。
关键词：激光吸收光谱，HITRAN光谱数据库，谱线筛选，气体检测中图分类号.0657.38文献标识码:A文章编号:1004-7050(2020)06-0018-05引言环境问题是21世纪全球共同关注的重点问题之一，环境监测技术和环境保护工作愈发受到重视。
我国的污染现状不容小视，大量的环境监测站应运而生，旨在对大气环境等的实时监测，及时掌握事故及污染发生和发展实况，尽一切可能减轻污染带来的危害，这对污染控制、环境保护以及安全生产都有非常重要的意义。
激光吸收光谱(LAS)技术是一种先进的检测技术，其灵敏度高、实时性好(可达毫秒量级)，可以做到多组分、多参量的同时测量，并且在动态快速的同时兼具高选择性皿。
生物样本处理中的技术创新
生物样本处理中的技术创新生物样本是指从人体或动物体内获取的各种生物组织、液体或细胞等。
生物样本处理是指对这些生物样本进行分离、提取、纯化等一系列步骤，以获得可用于分析和研究的样品。
在现代医学和生物学研究中，生物样本处理技术一直是重要的研究前提和基础，科学家们通过不断地技术创新，使得生物样本处理工作变得更加高效、精准和可靠。
一、样本分离技术创新在提取生物样本时，必须将样本中不同种类的组织、细胞、蛋白质等分离开来，以得到更精确的数据和结论。
这方面的技术创新主要包括：1.微流控技术微流控技术是指使用微型通道和微型阀门等微型器件，通过液体的微小操控，实现对样本的分离和分析。
这项技术在细胞排序和分离、分子筛选、蛋白质组学等领域有很大的应用潜力。
2.免疫磁珠技术免疫磁珠技术是利用特别制作的磁性微球，配合特定抗体对样本中的特定细胞、蛋白质等进行分离和富集。
该技术优点是简便高效，而且可以定量分析。
3.电泳技术电泳是一种将带电物质分离的技术。
随着电泳仪器的不断改进，其分离精度和速度都得到了极大提高，现已成为生物样本分离的重要手段之一。
二、样本提取技术创新提取生物样本中所需的目标物质，是生物样本处理的一个重要步骤。
技术创新主要包括：1.快速提取技术为了缩短样本提取时间，科学家们不断尝试新的方法。
例如，磁性吸附、离子交换、柱层析、超声波等方法都可以快速提取目标分子，并且可以一次性处理多种不同类型的样本。
2.自动提取技术传统的样本提取方法往往需要大量的人力物力，不仅费时费力，而且难以保证提取的准确性和一致性。
因此，自动化样本处理设备的开发具有重大的意义。
目前已经有不少厂商推出了用于生物样本提取的自动化设备，对于高通量、高精度的生物样本处理研究非常有帮助。
三、样本分析技术创新对于不同的研究目的，需要对生物样本中的各种成分进行定量、定性等不同形式的分析。
技术创新主要包括：1.质谱技术质谱技术是近年来发展最快的生物分析技术之一，它能够同时检测数千种蛋白质、代谢物等，对于疾病的早期诊断和治疗非常有帮助。
基于TDLAS的非均匀流场温度分布的测量
基于TDLAS的非均匀流场温度分布的测量作者：屈东胜洪延姬王广宇潘虎来源：《现代电子技术》2013年第12期摘要：基于可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）温度测量技术，使用多条谱线能够实现非均匀流场的气体温度分布的测量，主要有剖面拟合和温度离散两种方法。
对剖面拟合方法进行理论分析和仿真，并且假设电炉上方0.5 cm处的温度分布为二次函数ax2+bx+c，采用剖面拟合方法进行测量，与热电偶测量的温度进行对比，温度最大波动为49 K。
关键词：可调谐半导体激光吸收光谱；温度测量；剖面拟合；温度离散；非均匀流场中图分类号： TN911⁃34； O433.1 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2013）12⁃0021⁃04随着我国航空航天、石油化工、生产制药等行业的迅速发展，温度的实时在线测量对其生产和研究过程的优化控制尤为重要。
对于温度测量，目前常用的是热电偶等测量设备，虽然成本较低，但只能实现单点测量，且存在反应时间慢，对温度场有一定影响等缺点，因此，快速、灵敏有效的非接触式温度检测手段的需求非常迫切。
可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS）技术主要是利用半导体激光器的波长调谐特性，获得被测气体特征光谱范围内的吸收光谱，实现对被测气体的定性或定量分析[1⁃2]。
基于TDLAS的温度测量技术是一种新型的非接触式测量技术，与热电偶等接触式测温方法相比，具有响应快、可靠性高、不会对被测环境造成扰动等突出优点，在工业过程监测控制、发动机流场诊断、燃烧过程分析、爆炸检测等领域得到了广泛的应用[3⁃7]。
使用传统的TDLAS方法测量温度时，通常假设流场近似均匀，但在实际的流场区域内，由于流场边界层效应、流动混合及化学反应等，可能会存在温度或浓度梯度，非均匀流场区域的温度分布测量需要使用多条谱线进行测量，国内外很多研究者进行过相关研究[8⁃11]。
基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统研究
基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统研究近年来，气体检测技术在环境监测、工业生产、安全保障等领域得到了广泛应用。
其中，基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统由于其高精度、高灵敏度和快速响应等特点而受到了研究者的关注。
红外激光吸收光谱技术是基于分子物质对红外辐射产生吸收和发射的原理进行气体检测的一种方法。
红外激光可以通过调整其波长，选择适合被检测气体的特征吸收线，从而实现气体的精确检测。
对于大气环境中常见的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等有害气体，红外激光吸收光谱技术能够提供高精度的定量测量结果。
此外，红外激光吸收光谱技术还具有实时性强、非接触式探测等优点，在被检测物质浓度变化较快的情况下表现出较好的适应性。
在构建基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统时，一般包括光源、光学系统、探测器和信号处理等组成部分。
光源是红外激光的产生装置，常用的有半导体激光器、红外激光二极管等。
光学系统的作用是将光源发出的激光通过聚焦、分束等方式将其引导到检测区域。
探测器是光信号的接收器，将光强信号转化为电信号。
信号处理部分则对接收到的电信号进行分析和处理，得到气体浓度信息。
在实际应用中，基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统可以用于工业安全监测、环境保护等方面。
例如，工业生产过程中常常会释放出一些有害气体，如苯、甲醛等。
通过布置红外激光吸收光谱传感器，可以及时监测这些有害气体的浓度，当浓度超过一定阈值时，及时发出报警信号，保障工作人员的生产安全。
同时，红外激光吸收光谱技术还可以用于环境监测。
城市中的汽车尾气、工业排放等会导致空气中有害气体浓度的变化。
通过在定点或移动设备上部署气体检测系统，可以实时监测环境中有害气体的浓度，及时采取措施改善环境质量。
虽然基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统已经取得了很大的应用进展，但仍然存在一些挑战和需要解决的问题。
首先，红外激光吸收光谱系统成本高、体积大，限制了其在实际中的应用范围。
基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统研究
基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统研究本论文课题来源于中国国家自然科学基金项目“新型红外瓦斯和一氧化碳检测仪的研究”、美国xx部项目“xxx”。
研究了基于红外激光吸收光谱技术的气体检测系统,采用了可调谐二极管激光吸收光谱技术和腔增强吸收光谱技术研制了四套气体检测系统,检测了甲烷、乙炔、水汽、甲醛等气体。
详细介绍了各检测系统的结构和原理,测试了系统的灵敏度、响应时间和稳定性等参数。
第一章引言部分介绍了甲烷、乙炔、甲醛等气体的应用和危害,监测这些气体的浓度对于安全生产和环境保护具有重要的意义。
介绍比较了几种常见的气体检测方法:电化学法,催化燃烧法,气相色谱法和红外吸收光谱法。
如红外吸收光谱法的优缺点:灵敏度高、响应速度快、寿命长、可以非接触式测量等,可以广泛应用于工农业生产、环境监测、医学诊疗和军事等领域。
介绍了红外气体检测技术的种类、国内外发展现状和趋势。
包括直接吸收光谱技术、光声光谱技术、腔衰荡光谱技术、腔增强吸收光谱技术和波长调制光谱技术等。
第二章是红外激光吸收光谱技术的理论部分:分子光谱理论和朗伯-比尔定律。
气体分子红外吸收光谱产生的原因是分子内部振动能级和转动能级的跃迁,不同种类的气体分子具有不同的吸收谱线位置和强度,气体分子的光谱特征确保了红外气体检测技术的选择性。
根据朗伯-比尔定律,待测气体分子对特定波长光强的吸收量与气体浓度有关。
第三章主要介绍了基于近红外分布反馈半导体激光器(DFB激光器)和可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的乙炔检测系统,详细介绍了系统结构及检测性能。
设计的电路部分包括高精度、高稳定性的DFB激光器驱动器,数字正交锁相放大器以及光电探测电路。
驱动器的温控模块采用积分分离式数字比例积分微分算法,温控过程快速平稳,长期工作波动为±0.01oC,长期稳定性高;设计的数字正交锁相放大器以数字处理器芯片为核心,硬件电路简单、体积小、便于集成。
比较了减法预处理电路和除法预处理电路两种信号处理方式,通过实验发现,采用除法预处理电路时,系统具有较低的检测下限。
基于连续波激光器衰荡腔吸收光谱的痕量气体探测方法
该测 量通常选择 连续波激光激发衰荡腔光谱测量方法是一 在离分子 吸收频率较远 的频段 ， 峰值频率 ｖ 和在 种基于吸 收光 谱先进的 ， 高度敏感的技术 ， 最普 处 的衰荡 时间。浓度 Ｎ可以从 下面的公式计算 遍 的重 要痕量物质的光锂检测方法。 ｝ 在气相中 ， 个物种 的光谱 由许 多尖锐的旋转线 （ 一种分 Ｒ ｍ ｎｎ 和 Ｌｈ ａｎ ｏ ａｉｉ ｅｍ ｎ 的计 算表 明 ， 衰荡 子 “ 纹”， 高选 择性 。大 多数 分子都在从 指 ） 提供 紫外到红外范 围 ， 以定量测量技术 的使用 连 腔 吸收池（ Ｄ ） 可 Ｒ ｃ 的可被 视为具有有效 的路径长 度 为 １Ｒ， 中 Ｒ是反射镜的反射率 。 一） 其 由于反 射镜反射 率市售今天在 ９． ９ 日 ９ ９％ ，有效 的吸收 ９ 比尔定律给出了气体分子的吸收关系 ： 池 光路径长度增加 了 １５ 相对于传统 的相 同 ０倍 ，） ＩＶｅ （ｃ） ＿ （＝ｏ ）ｘ 一（。 Ｌ ｖ （。ｐ ＶⅣ ） （ 物理尺寸吸收池。因此是 １－０ 公里 的吸收光 １ ） ０ １０ 其 中 Ｉ１ 频率 为 ｖ ｆ ｖ 是 的光通 过样 本后 的光 程长度在长度为一米 的吸收池中实现 。这可突 强度 ； 是光 未通过样 本的强度 ； Ｉ 是特定 分子 破了传统 的“ 多通 ” 吸收池 ， １－０ 米的有效 在 ０ １０ 吸收频率 为 ｖ 的光吸收截 面 ； Ｎ是他们 的粒子 路径长度是实际的限制。 数密度 ， 这是绝对浓 度成正 比， Ｌ 而 是光 通过样 在连续波激光激发衰荡腔光谱法发展 的早 激发源为一 纳秒量级脉 冲染料激光器日 。这 品 的路径 的长度。显然我们有 比尔 定律 可 以得 期 ， 出， 了最大 限度地提高灵敏度 ， 为 要选择 具有大 提供 了— 个方便 的在实验室光源 ，但不适用 于 的 吸收 截面的分子样本 ，以及尽可 能的最长 的 工业应用 的实 际。莱 曼发现连续激光源也可 以 路径长度为 Ｌ尽可能最小的（ ￣ 。 的吸 在激光激发衰 荡腔光谱法使 用罔 ， ＡＩ ／ 传统 Ｉ ｃ事实上 ， 从单 收光谱 法仪 器 的物理 尺寸 限制 了路径 长度 Ｌ 。 模式 的光 ，连续激光 器耦 合到衰荡腔 比脉 冲 您可 以通 过采 用 “ 多次通过 ”的气体 池 ，例如 激光器更有效和更具有选择 性。 Ｗｈｔ 或者 Ｈ ｎｏ￣ 的吸 收池 来增 加 １ ｉｍ ｅ ｅｉ ｔ ｔ式 ０到 在可见光到近红外光谱 区域 ，半导体激光 １０ 的的有效路 径长度 。测量 的灵敏度 和精 器由于它们在消费市场和电信的重要性而显得 ０倍 确度也受 限于光源 的噪声和检测系统 的噪声 。 特别先进 。这些激光 器在这个光谱范 围内探测 另一方面 ，连续波激光激发 衰荡腔光谱法 器可 以在室温下操 作。这些特 眭非常适合制作 是不受 激光噪声 （ ａ 的影 响因为他 只是测 仪器 ， Ａｉ￣ 易于操作和方 便 ， 能耗低 。 量 “ 间” 时 。连续波激光 激发衰荡腔光谱 法是一 ２实验 种新兴 的技术 ，已被证明可 以显著 的提高吸收 个典型 的实验 装置原理 图如 图 １ 所示Ｒ 。 光谱削 灵敏度 。 它利用—个稳定 的光源入射到两 的主要器件包 括 ： 。单模二 极管激光器 ， 腔 衰荡 个距离为 ｄ 的超高反射镜 中， 即衰荡腔中。 在一 （Ｄ ） Ｒ Ｃ ， 了高反射镜 ， 电探测器器配 对探 采用 光 Ｄ 其他组件包括一个声 光调制 次衰荡测 量中 ，部分激光从 窄带激 光器耦合到 测透过 Ｒ Ｃ的光 。 衰荡腔 中， 然后突然关 闭。 光在衰荡腔 的反射镜 器 （０ 当 Ｒ Ｃ内积聚足够 的光 时 ， 将腔 Ａ Ｍ） Ｄ 迅速 之 间反 射多次高很多倍 ， 每次反 射泄漏 出一小 内激光器 射出衰荡腔 ，光隔离器 以防止光 反馈 部分 。 光腔泄漏 出来是衰 荡信号 。 这个信 号具有 给二极 管激光 器 ，带有数据采集系统的计算机 个一 阶指数 衰减 的包络 。 控制整个系统 ， 且进行 数据采集 和分析 。 并
基于可调谐激光吸收光谱的痕量co定量检测技术
基于可调谐激光吸收光谱的痕量co定量检测技术随着工业化进程的不断发展，大量的CO二氧化碳和CO一氧化碳等有害气体被排放到大气中，对环境造成了严重污染，加剧了全球气候变化的速度。
因此，对CO等有害气体的监测和控制变得越来越重要。
可调谐激光吸收光谱技术（TDLAS）是一种高精度、高灵敏度的痕量气体检测技术，已经成为CO等有害气体定量分析的主要方法之一。
一、TDLAS技术原理TDLAS技术是一种基于光谱学原理的气体分析技术，利用激光的高单色性和可调谐性，对气体的吸收光谱进行精确测量，从而实现对气体成分的定量分析。
TDLAS技术主要基于以下几个原理：1. 激光吸收光谱原理：激光的频率与分子的振动、转动等运动之间存在相互作用，当激光的频率与分子的振动或转动频率相等时，分子会吸收激光的能量，从而产生吸收光谱线。
2. Lambert-Beer定律：在分子吸收光谱的过程中，吸收强度与气体浓度成正比。
Lambert-Beer定律描述了光线通过物质时的吸收规律，即吸收强度与光线强度、物质浓度和光程长度有关。
3. 激光的可调谐性：TDLAS技术利用激光的可调谐性，即激光的频率可以通过调整激光器的电流、温度等参数进行调节，从而实现对气体的吸收光谱进行扫描。
二、TDLAS技术在CO定量检测中的应用CO一氧化碳是一种无色、无味、有毒的气体，是一种常见的有害气体。
CO的主要来源是燃烧过程中的不完全燃烧，如汽车尾气、燃煤、燃油等。
CO的浓度越高，对人体的危害就越大。
因此，对CO 的定量检测变得越来越重要。
TDLAS技术在CO定量检测中的应用已经被广泛研究。
TDLAS技术的主要优点是其高精度、高灵敏度、快速响应和无需样品前处理等特点。
TDLAS技术可以实现对CO浓度的实时监测，可以在不同环境条件下进行测量，如高温、高湿度等。
TDLAS技术的CO浓度检测主要分为两种模式：单光束模式和双光束模式。
单光束模式是将激光束分为两条路径，一条路径通过样品，另一条路径不经过样品，通过比较两条路径的光强度差异来确定吸收光谱的强度。
基于HITEMP_数据库的分子吸收光谱高精度快速建模方法
基于HITEMP数据库的分子吸收光谱高精度快速建模方法钱宝健，蔡静*，常海涛，高一凡（航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095）摘要：为解决高温环境下分子吸收光谱精确计算的时间复杂性，满足宽光谱测量领域对理论吸收光谱计算的需求，本研究利用Python语言以逐线计算为基础，结合线型函数的简化、线翼截止准则和谱线数据库的优化，建立了基于高温分子吸收参数数据库（High⁃Temperature molecular spectroscopic absorption parameters data⁃base，HITEMP）的分子吸收光谱精确快速计算模型。
以Hartmann⁃Tran线型函数作为吸收光谱标准线型编写部分相关二次速度依赖硬碰撞函数（partially⁃Correlated quadratic⁃Speed⁃Dependent Hard⁃Collision Profile，pCqSDHC），结合复概率函数（Complex Probability Function，CPF）简化模型实现了线型函数的精确快速计算，相较于理论计算模型计算速度提高了20倍。
按照光谱计算残差在10-5量级确定了固定波数截断结合谱线半宽等倍数截断的线翼截止准则。
以阈值线强度10-25 cm-1/(mol∙cm-2)为标准筛选了每100 K温度梯度时的光谱数据，整合得到优化数据库。
在6 500 ~ 8 000 cm-1范围内对水分子的吸收光谱进行计算，并与“”分子气体集成光谱建模网站仿真结果对比，逐线模型的计算误差在10-7量级，优化模型的计算误差在10-5量级，计算速度平均提升25倍。
该模型满足吸收光谱测量中对于理论吸收光谱的高效准确计算，为复杂环境中基于宽调谐、超连续激光吸收光谱的测量研究提供了理论模型基础。
关键词：吸收光谱；HITEMP数据库；线型函数；线翼截止中图分类号：TB9；O433 文献标志码：A 文章编号：1674-5795（2023）05-0039-10Modeling molecular absorption spectra based on the HITEMP databaseQIAN Baojian, CAI Jing*, CHANG Haitao, GAO Yifan(Changcheng Institute of Metrology & Measurement, Beijing 100095, China)Abstract: To address the computational complexity of accurately calculating molecular absorption spectra in high⁃temperature environments and meet the demand for theoretical absorption spectrum calculations in broad⁃spectrum mea⁃surement fields, this study developed a precise and fast calculation model for molecular absorption spectra based on the High⁃Temperature molecular spectroscopic absorption parameters database (HITEMP). The model was implemented us⁃ing Python language, employing a line⁃by⁃line calculation approach combined with simplification of line shape functions, line wing truncation criteria, and optimization of spectral line databases. The Hartmann⁃Tran line shape function was used as the standard absorption spectrum line shape, and partially⁃Correlated quadratic⁃Speed⁃Dependent Hard⁃Collision Pro⁃file (pCqSDHC) was developed for relevant second⁃order velocity⁃dependent hard⁃collision functions. By incorporating the doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2023.05.06收稿日期：2023-09-26；修回日期：2023-10-08基金项目：国家“十三五”计量技术基础科研项目（JSJL2020205A003）引用格式：钱宝健，蔡静，常海涛，等.基于HITEMP数据库的分子吸收光谱高精度快速建模方法［J］.计测技术，2023，43（5）：39-48.Citation：QIAN B J，CAI J，CHANG H T，et al.Modeling molecular absorption spectra based on the HITEMP database［J］.Metrology & Measurement Technology，2023，43（5）：39-48.Complex Probability Function (CPF) and simplifying the model, the line shape functions were calculated accurately and rapidly, resulting in a 20⁃fold increase in computational speed compared to theoretical models. The line wing truncation criteria were determined based on the spectral calculation residual at the level of 10-5 and involved the truncation of fixed wavenumbers combined with equal multiple truncations of spectral line half widths. Spectral data for each temperature gradient of 100 K were selected using a threshold line intensity of 10-25 cm-1/(mol∙cm-2) and integrated to create an opti⁃mized database. The absorption spectra of water molecules were calculated within the range of 6 500 ~ 8 000 cm-1 and compared with the simulation results from "", a molecular gas integrated spectral modeling website. The calculation error of the line⁃by⁃line model was at the level of 10-7, while the optimized model achieved a calculation error at the level of 10-5, with an average speed improvement of 25 times. This model enables efficient and accurate calculation of theoretical absorption spectra for absorption spectral measurements and provides a theoretical foundation for measuring studies based on wide⁃tunable and supercontinuum laser absorption spectra in complex environments.Key words: absorption spectrum; HITEMP database; line shape functions; line wing cutoff0 引言分子吸收光谱是一种描述物质分子对特定波长光的吸收能力的图谱，通过测量物质对不同波长光的吸收程度，可以推断物质的组成、浓度、结构和化学性质等重要信息，从而在燃烧诊断［1-2］、温度测量［3-4］、污染物监测［5］等领域中进行定性和定量分析。
基于荧光光谱的温度采集系统设计
基于荧光光谱的温度采集系统设计【摘要】本文基于光纤荧光的测温机理介绍了测量系统的总体结构及荧光信号检测电路，利用该系统通过检测荧光物质寿命实现了温度测量。
本系统能够对被测对象进行精准度较高的温度检测。
【关键词】荧光光纤;荧光信号检测;温度测量1.引言温度是一个重要的物理量，在生产生活和科研领域扮演着十分重要的角色。
测温方法有很多，应用最多的是根据某些物理化学测量值与温度的函数关系间接测量得到温度[1]。
科技的发展使工业生产和某些领域需要高精度的温度条件，这要求测温系统响应快，精度高，稳定性强。
利用荧光、光纤等材料的固有特性配合光电探测技术实现测温简单有效。
光纤荧光测温系统不仅能实现物体表面温度的测量，还能测量物体内部的温度，或者监测某特定区域的温度[2]。
2.测温原理荧光材料受到一定能量的光激发使荧光材料发出荧光，当激励光停止发射时，荧光的发光持续时间取决于激发态寿命。
在某特定温度范围内，当荧光物质受激产生荧光，其荧光衰减时间和荧光强度会表现出一定的温度相关性，荧光测温的机理就表现在温度相关性上[3]。
在荧光物质受激产生荧光的过程中，将其中某个受温度影响的参数调制成温度的单值函数，就可以利用这种关系测量温度。
荧光物质被能量高的光照射激发出的荧光强度会随时间成指数规律衰减[3-4]：（1.1）式中，I0是t=0s时的荧光强度;τ为荧光寿命，它是荧光材料的特性参数，荧光衰减曲线如图1所示。
图1 荧光衰减曲线荧光寿命与温度的关系[4]：（1.2）式中，Rs、RT、k、△E为常数，T为热力学温度。
由此可见，荧光寿命τ是温度的单值函数，随着温度的升高，荧光寿命减小，测得荧光寿命就可以得到温度的值，因此，利用该方法测量温度只取决于荧光寿命τ，与其他参数没有关系。
用这种方法测量荧光寿命从而获得温度值。
3.测温系统总体结构光纤荧光光谱测温实验装置如图2所示，系统采用的荧光材料为Cr3+：YAG 晶体，把Cr3+离子掺入YAG（Y3Al5O12）制成温度传感探头，一端置于测温环境中，另一端连接石英光纤。
激光吸收光谱方法测量非均匀流场分布的进展综述-光学论文-物理论文
激光吸收光谱方法测量非均匀流场分布的进展综述-光学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——随着航空航天技术的不断发展和国防建设日益增长的需求，发动机燃烧流场诊断和性能评估受到越来越多的关注。
高效的燃烧流场测量手段可以有效促进航空、火力发电和污染监控等行业的发展。
目前，已有的流场诊断设备如压力传感器、热电偶等，存在维护成本高、响应速度慢、灵敏度低和不便于携带等缺点。
此外，许多探测设备无法满足在高超声速飞行中高温、高速恶劣条件下长时间的工作要求，且侵入式探针会破坏被测流场，对流动产生干扰，不利于流场参数的测量。
光学诊断流场技术能够满足非侵入、实时和长效测量的要求，并且测量信息丰富，可以得到在线瞬态流场的温度、压力、流速、组分浓度等信息。
目前已有的光学测量手段包括纹影法、激光导荧光（Laser-Induced Fluorescence,LIF）、相干反斯托克斯拉曼散射法（Coherent Anti-Stokes Ra-man Scattering,CARS）和可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy,TDLAS）等。
纹影法[1]对于机械振动和气动特性的波动极为敏感，很难应用在发动机测试环境中。
LIF[2]和CARS[3]需要庞大的高功率激光测量系统和昂贵的成像设备，不适用于飞行环境的检测。
相比之下，TDLAS采用廉价的分布式反馈（Distributed Feedback,DFB）激光器，测量系统简单，且测量结果具有较高的信噪比，在实时在线测量方面具有较大的优势。
由于TDLAS的测量本质为视线效应（沿路径积分本性），测量结果只能给出单一路径上的平均测量值，不能得到流场的内部信息。
在实际的流场测量中，由于化学反应、流动混合、相变、与壁面的热交换等效应使得沿着光线传播方向有明显的梯度变化，仅靠测量单一路径上气体平均参数无法准确预测气体的流动特性，国内外研究者针对流场的非均匀分布开展了一定的研究。
激光吸收光谱技术
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探测器PD1与PD2输出到平衡器，则平衡器的输出信号 Is(υ)比例于
Is () I2 () I1 '() (1 )I () [ I() I()] I() (1 2 )I()
当β=1/2时， Is(υ)为
IT () I0 () exp[ ()L]
1 L
一般气体样品 吸收系数α(υ) 比较小： α(υ)•x<<1
ln I0 /IT L
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什么是吸收系数α(υ)
爱因斯坦的能级跃迁:入射光频率υ=(ε2- ε1)/h，分子才能 吸收入射光。在厚度为dl的分子层内，强度为I的入射
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调制光谱技术：波长调制光谱与频率调制光谱。 两者的主要差别：调制频率和调制幅度
波长调制：调制幅度大(接近被测谱线的线宽)，而调制 频率较低(数kHz到数十kHz) ； 频率调制：调制幅度较小但调制频率很高(~数百MHz， 与被测谱线的线宽相当) 。 频率调制在数百MHz的频率调制，各种噪声已降低到可 忽略的水平，因此可以达到高的检测灵敏度。但频率调 制光谱的解调困难，检测结果的分析比较复杂，因此波 长调制光谱相对实用。
lorentzgaussvoigt函数中的一种10什么是吸收线强laserspectroscopyitsapplication11分子吸收线强浓度压力cm2atmatm11hchcehckt配分函数跃迁对应的低能级能量kelvin温度波数cm1波尔兹曼常数普朗克常数12sxpsxp为峰值归一化函数用来估算吸收光谱技术的探测灵cm2atm14激光吸收光谱1516激光吸收光谱特点17有很高的光谱分辨率在传统吸收光谱技术中光谱的分辩率受到谱线展宽效应的限制又受仪器分辨率的限制例如受到分光元件如光栅分辨率和狭缝宽度等因素的影响
基于激光吸收光谱技术的非均匀流场气体参数测量研究
基于激光吸收光谱技术的非均匀流场气体参数测量研究屈东胜;洪延姬;王广宇;王明东;潘虎【摘要】为了探索激光吸收光谱技术在非均匀流场中的应用,提出了一种新的实现非均匀流场中气体参数定量测量的方法.预知被测流场中的温度变化范围后,选择在该温度范围内具有近似线性变化特性的谱线,线性拟合该温度范围内的谱线强度,结合实验测量的吸收光谱便可以实现非均匀流场中H2O组分权重的温度积分平均值和H2O组分积分平均值的定量测量.两温度分布和高斯温度分布模型的仿真研究证明了该方法的有效性和可靠性.两温度分布模型中的测量结果与理论值的偏差分别小于0.82%和1.10%,而高斯温度分布模型中不同光线中的测量值与理论值的最大偏差分别小于0.9%和3.6%.%In order to explore the application of laser absorption spectroscopy in the non-uniform flow ,a new strategy that pro-vides quantitative measurements of gas parameters in non-uniform environments are put forward .After evaluating the range of temperature in the field and choosing the appropriate transitions whose strengths that scale linearly with temperature ,the H2 O mole-fraction-weighted path-average temperature and geometric path-average H2 O mole fraction can be quantitatively measured .The simulated results from two-temperature and Gaussian-temperature distribution model show the availability and reliability of this method .Compared with theoretical value ,the relative errors of measured results in the two-temperature distribution model are 0.82% and 1.10% while the most relative errors in the Gaussian-temperature distribution model are 0.9% and 3.6% .【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2017(037)007【总页数】6页(P2004-2009)【关键词】激光吸收光谱;非均匀流场;气体参数;定量测量【作者】屈东胜;洪延姬;王广宇;王明东;潘虎【作者单位】装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416;装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416;装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416;装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京101416;装备学院激光推进及其应用国家重点实验室, 北京 101416【正文语种】中文【中图分类】O433.1可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术具有非接触、响应快、受气体环境影响小等优点，在流场诊断等领域具有广阔的应用前景[1]。
汽车尾气检测的激光器吸收光谱方案
德国nanoplus DFB/ICL激光器做汽车尾气检测
汽车尾气遥感检测，遥感是如何工作的呢？我们用通俗易懂的话来解释：遥感设备的光源系统发出一束光，穿透尾气烟羽，照射到另一侧的反射镜上，光束反射回接收器。
根据反射回来的光强，可以计算出各种污染物与二氧化碳的相对比例。
目前遥感设备能测量的污染物包括一氧化碳，一氧化氮，碳氢化合物等。
针对汽车尾气的主要污染成分，一氧化碳CO、二氧化碳CO2、一氧化氮NO、碳氢化合物C3H8等等。
中国的汽车排气标准发展从国四标准，国五标准到最新的国六标准，随着国家对汽车尾气排放越来越严格的排放标准要求，相应的检测方法和设备也随之更加先进完备。
汽车尾气排放的检测方法从早期的红外/紫外方法，到半红外/半激光方法，现在转向了全激光方法。
全激光的方法优点在于气体激光吸收
光谱更加精确，检测灵敏度更高，可实时检测。
针对汽车尾气的主要气体成分，可根据气体的光谱吸收特性，选择合适的检测波长吸收峰，一般
一氧化碳CO选择2327nm、
二氧化碳CO2选择2004nm、
一氧化氮NO选择5263nm、
碳氢化合物C3H8选择3370nm；
深圳唯锐科技有限公司作为德国nanoplus激光器的代理商，可以为客户提供汽车尾气检测的全套激光器，覆盖近红外DFB激光器，中红外ICL激光器。
与激光器配套的探测器，包含铟镓砷探测器和碲镉汞探测器。
可以为传统的汽车尾气检测仪器厂商提供激光方法检测的实验平台模块，用户只要将激光器光源，气体吸收池，探测器，控制器连接起来，简单调试即可获得气体的吸收波形数据，为快速研发第一代原型机提供坚实的基础。
用于燃气温度测量的单激光器吸收光谱系统设计
Ｙ ＮＧ Ｂｎ Ｈ ｕ ｑａ ｇ Ｌ Ｕ Ｐ ｉｎ Ｑ ｏｇ ａ Ａ ｉ， Ｅ Ｇ ｏｉｎ ，Ｉ ｅｉ ， ＩＺ ｎ ｍ ｎ ｊ
（ ａｉ ａ ｅ ａ ｏａｏ 厂Ｃ ｍｂｓｉ Ｆ ｏ ｎ ｈ ｒ ｏ Ｓｒｃｕｅ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏ ｔ ｈ ｉ ｌＵ ｉ ｒ ｔ ， ｉ ｎ７ ０ ７ Ｃ ｉａ Ｎ ｔ ｎ ｌ ｙ Ｌ ｂｒ ｔ ｙ Ｄ ｏ ｕ ｔ ｎ， ｌ ａ ｄ Ｔ ｅｍ － ｔ ｔｒ ， ｏｔ ｅｔ ｎＰ ｌ ｅ ｎｃ ｎｖ ｓ ｙ Ｘ ’ １ ０ ２， ｈｎ ） ｏ Ｋ ｒ ｏ ｗ ｕ ｈ ｅ ｙｃ ａ ｅｉ ａ
单激光器吸收光谱系统 ， 将其 应 用于 平 面火 焰 炉燃 气 温度 测 量 ， 量结 果 与热 电偶 测 量结 果 比较 ， 并 测 最大 相对 差 值不 超
过 １％ 。 ０
关 键 词 ： 传感 器设计 ；Ｄ Ａ ； 光学 Ｔ Ｌ Ｓ 吸收谱线选择 ； １Ｒ Ｎ 温度测量 ＨＴ Ａ ；
中 图分 类号 ： ３ Ｔ ２ ０４ ３； Ｎ
义， 且 ＨＯ 在 通 信 用 分 布 反 馈 式 （ ｉｒ ｕ ｄ 并 ， Ｄｓ ｂｔ ｔ ｅ ｉ ｆ ｄ ａｋ Ｄ Ｂ 半 导 体 激 光 器 工 作 波 段 （ ． ５ ｅ ｂｃ ， Ｆ ） ｅ １２ ～
１６ ．５ ） 内具有较 强 吸收 ， 因此 ， 常作 为 Ｔ Ｌ Ｓ燃 烧 ＤＡ
Ｅ Ａ Ｃ：３ ０ ７ ３ Ｅ；３ ０ Ｅ Ｃ ４ ２ Ｊ； ０ ７ ２ Ｒ ２
ｄ ｉ １ ．９ ９ ｊ ｉ ｎ １ ０ － ６ ９ ２ １ ．５ ０ ５ ｏ ： ０ ３ ６ ／ ． ｓ ． ０ ４ １９ ． ０ １ ０ ． ０ ｓ
用 于燃 气 温 度 测 量 的单 激光 器 吸 收光 谱 系 统设 计
收 稿 日期 ：０ ０ １ — ５ ２ １— １ ０ 修 改 日期 ：０ １ ０ － ５ ２ １ － ｌ ２
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图片简介:本技术提出一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，属于可调谐二极管激光吸收光谱技术领域，用于待测气体温度快速提取。
该温度快速提取方法包括以下步骤：获取波数扫描的激光穿过待测气体后的吸收谱；计算吸收谱随波数变化曲线的一阶微分和二阶微分；建立温度快速提取模型；使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体温度值。
本技术仅利用一个激光吸收光谱即可进行温度快速提取，有效利用吸收谱的形状信息，简化了传统的双吸收谱线温度提取方式。
同时温度快速提取方法计算时间短，适于硬件实现，在温度实时测量方面具有广阔的前景。
技术要求1.一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，所述的温度提取方法首先使波数扫描的激光经光纤分束器后，一路接入马赫曾德干涉仪后直接被01号光电探镜准直后，穿过待测气体，然后被02号光电探测器接收，综合两个探测器的信号和压力计测量的待测气体压力获得激光穿过待测气体后的吸收谱，然后计算微分，接着建立温度快速提取模型，最后使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体的温度值。
2.按照权利要求1所述的一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，其特征在于该温度快速提取方法包括以下步骤：步骤一、获取激光穿过待测气体后的吸收谱；激光器输出中心波数为ν0[cm-1]、波数扫描的激光，激光经光纤分束器后，一路接入马赫曾德干涉仪后直接被0从时间到相对波数的转换关系f，结合用于待测气体压力初步测量的压力计示数pm得到K个采样点处的绝对波数νa与时间t的关系：va＝f(t)+v0+pmδ (1)式中，δ为该吸收谱线的压致频移系数，另一路光纤分束器输出的激光接入准直镜准直后，穿过待测气体，然后被02号光电探测器接收，获得透射信号光强I 收的位置拟合激光光强基线I0(t)，根据吸收率的定义，激光穿过待测气体后随时间变化的吸收率α(t)的计算公式为：结合式(1)与式(2)得到随绝对波数变化的吸收率α(νa)，即吸收谱；步骤二、计算吸收谱的一阶微分和二阶微分；对绝对波数值νa进行预处理：获得预处理后的吸收谱α(ν)，计算预处理后的吸收谱α(ν)的三次样条插值函数Sp(ν)，即在所有波数点ν上选择(s+1)个节点w0,w1,…,ws，各节点间满足下述关系vmin＝w0＜w1＜…＜ws-1＜ws＝vmax (4)式中，νmin和νmax分别是波数点的最小值和最大值，使得三次样条插值函数Sp(ν)在每个小区间[wi-1,wi](i＝1,2,...,s)上是三次多项式，且在每个节点处函数值、续：式中，s1,i,s2,i,s3,i和s4,i是第i个小区间内三次多项式的系数，和分别是是三次样条插值函数Sp(ν)在第(i+1)个节点wi左侧区间和波数点两端点的三阶导与这两端点的临近点的三阶导相等的非扭结边界条件唯一确定三次样条插值函数Sp(ν)，然后获得其一阶微分和二阶微分作为吸收谱的分步骤三、建立温度快速提取模型；Voigt线型函数是Gauss线型和Lorentz线型的卷积，记高斯线型的半高宽为m，洛伦兹线型的半高宽为ΔC，并有半宽比参数a吸收谱α(ν)与标准Voigt线型F的关系为：式中，为吸收率对全波长的积分，即积分吸收率，波数ν与无量纲化波数x的关系为：式中，n＝-2ln2Δ，其中Δ为压力导致的频率移动；由于标准Voigt线型F和无量纲化波数x在任意波数x处满足微分方程：式中，将式(8)和式(9)带入式(10)，并考虑到m和A不为零，得到：上式对任意一个波数点ν均成立，联立K个波数点处的微分方程，得到线性方程组：式中：步骤四、使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体的温度值；使用多元线性回归算法求解线性模型(12)：C＝(XTX)-1XTY (15)得到反演系数C2,C4,C5和C6，然后根据式(14)从反演系数中可以得到Gauss线型的半高宽mR，压力导致的频移ΔR，Lorentz线型的半高宽ΔC,R和积分吸收率A其中根据Gauss线型的半高宽mR可以进一步得到待测气体的温度TR：式中，M为待测气体摩尔质量。
技术说明书一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法技术领域本技术提出一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，属于可调谐二极管激光吸收光谱技术领域。
该方法用于使用一个激光吸收光谱进行待测气体温度快背景技术可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术由于其非侵入、高速、测量准确、系统简单成本低、抗干扰能力强等优度和典型产物浓度的测量。
2019年Chang Liu等人发表在《应用光谱学综述》(Applied Spectroscopy Reviews)第54卷第1期1-44页的论文《激光吸收光谱学应用于述》(Laser absorption spectroscopy for combustion diagnosisin reactive flows：Areview)中综述了激光吸收光谱学在关键原理、传感器和仪器方面的进展和实际燃的TDLAS温度提取是使用比色法测量均匀气体温度或路径平均气体温度。
2011年Fei Li等人发表在《应用光学》(Applied Optics)第50卷第36期6697-6707页的论光传感器对超燃冲压发动机多流动参数特性的同时测量》(Simultaneous measurements of multiple flow parameters forscramjet characterization using tunable diode-l 数为7185cm-1和7444cm-1的两条H2O吸收谱线在超燃冲压发动机的三个不同位置同时测量得到速度、温度和H2O分压三个参数。
比色法提取气体温度利用的吸收光谱的积分值之比，而没有利用到吸收光谱的形状信息。
事实上，激光吸收光谱的形状中包含待测气体的压力、温度和浓度信息，因此，利用单一吸收光谱的形状信息可以进行温度提取。
对于吸收光谱形状的准确等人发表在《传感器》(Sensors)第18卷第12期4295页的论文《用于提高近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术的数学方法和算法》(Mathematical Methods and Near-Infrared Tunable Diode-Laser AbsorptionSpectroscopy)中介绍了一系列处理激光吸收光谱信号的数学方法，为获取更高精度的吸收光谱形状信息提供了一些地，TDLAS中的吸收光谱采用Voigt线型描述，Voigt线型是Gauss线型和Lorentz线型的卷积，没有解析表达式，计算成本高。
2018年JinyiLi等人发表在《近红外Physics&Technology)第92期6-12页的论文《使用单一谱线Voigt线型退化反褶积的多燃烧参数反演》(Resolving multiplecombustion parameters from a single transi deconvolutionof Voigt lineshape)使用Gauss线型和Lorentz线型的加权和作为Voigt线型的近似，使用Levenberg-Marquardt算法迭代获取线型参数，从而利用单一吸但是，该方法的线型参数求解过程仍然采用迭代拟合的方式，计算速度还有提升空间。
2016年Lijun Xu等人发表在《科学仪器综述》(Review of Scientific Instr 的论文《基于数字信号处理器的高精度在线直接吸收光谱Voigt线型拟合》(Digital signal processor-based high-precision on-line Voigt lineshapefitting for direct abs查找表计算Voigt线型，并在片上实现Voigt线型拟合，再使用比色法得到温度和浓度。
但是为保证测量精度，大型的查找表对片上存储带来较大考验。
1993年表在《波罗尼卡物理学报》(ActaPhysica Polonica A)第83卷第4期425-430页的论文《非对称Voigt剖面的微分方程》(Differential Equation for Asymmetric Voigt P 特定的二阶线性微分方程，为实现基于吸收光谱形状的温度快速提取提供了可能。
但是，目前没有适用于硬件实现的温度提取的快速计算方法和系统。
基于以上背景，本文技术了一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法。
根据标准Voigt线型满足的二阶微分方程，在多个波数点处联立微分方程，建立基于提取模型，使用多元线性回归算法求解模型系数，快速提取待测气体的温度值。
本方法的优点是使用一个激光吸收光谱提取温度，简化了传统的利用两个吸统。
同时本方法提出的线性温度提取方法计算量少，计算时间大大缩短，有望在硬件上实现温度实时测量。
技术内容针对待测气体的温度提取，本文技术了一种基于激光吸收光谱的温度快速提取方法，该方法基于激光吸收光谱在不同波数点均满足的二阶微分方程，建立温单一吸收光谱上的有限采样波数点实现待测气体温度的快速提取。
温度快速提取系统包括激光器、光纤分束器、准直镜、光电探测器两个、马赫曾德干涉仪、压力计、数据采集系统、计算机等。
温度快速提取方法首先获取气体后的吸收谱，然后计算吸收谱的一阶微分和二阶微分，接着建立温度快速提取模型，最后使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测下步骤：步骤一、获取激光穿过待测气体后的吸收谱；激光器输出中心波数为ν0[cm-1]、波数扫描的激光，激光经光纤分束器后，一路接入马赫曾德干涉仪后直接被0从时间到相对波数的转换关系f，结合用于待测气体压力初步测量的压力计示数pm得到K个采样点处的绝对波数νa与时间t的关系：va＝f(t)+v0+pmδ (1)式中，δ为该吸收谱线的压致频移系数，另一路光纤分束器输出的激光接入准直镜准直后，穿过待测气体，然后被02号光电探测器接收，获得透射信号光强I 吸收的位置拟合激光光强基线I0(t)，根据吸收率的定义，激光穿过待测气体后随时间变化的吸收率α(t)的计算公式为：结合式(1)与式(2)得到随绝对波数变化的吸收率α(νa)，即吸收谱；步骤二、计算吸收谱的一阶微分和二阶微分；对绝对波数值νa进行预处理：获得预处理后的吸收谱α(ν)，计算预处理后的吸收谱α(ν)的三次样条插值函数Sp(ν)，即在所有波数点ν上选择(s+1)个节点w0,w1,…,ws，各节点间满足下述关系vmin＝w0＜w1＜…＜ws-1＜ws＝vmax (4)式中，νmin和νmax分别是波数点的最小值和最大值，使得三次样条插值函数Sp(ν)在每个小区间[wi-1,wi](i＝1,2,...,s)上是三次多项式，且在每个节点处函数值、续：式中，s1,i,s2,i,s3,i和s4,i是第i个小区间内三次多项式的系数，和分别是是三次样条插值函数Sp(ν)在第(i+1)个节点wi左侧区间和波数点两端点的三阶导与这两端点的临近点的三阶导相等的非扭结边界条件唯一确定三次样条插值函数Sp(ν)，然后获得其一阶微分和二阶微分作为吸收谱的分步骤三、建立温度快速提取模型；Voigt线型函数是Gauss线型和Lorentz线型的卷积，记高斯线型的半高宽为m，洛伦兹线型的半高宽为ΔC，并有半宽比参数a吸收谱α(ν)与标准Voigt线型F的关系为：式中，为吸收率对全波长的积分，即积分吸收率，波数ν与无量纲化波数x的关系为：式中，n＝-2ln2Δ，其中Δ为压力导致的频率移动；由于标准Voigt线型F和无量纲化波数x在任意波数x处满足微分方程：式中，将式(8)和式(9)带入式(10)，并考虑到m和A不为零，得到：上式对任意一个波数点ν均成立，联立K个波数点处的微分方程，得到线性方程组：式中：步骤四、使用多元线性回归算法求解温度快速提取模型，进而提取待测气体的温度值；使用多元线性回归算法求解线性模型(12)：C＝(XTX)-1XTY (15)得到反演系数C2,C4,C5和C6，然后根据式(14)从反演系数中可以得到Gauss线型的半高宽mR，压力导致的频移ΔR，Lorentz线型的半高宽ΔC,R和积分吸收率A其中根据Gauss线型的半高宽mR可以进一步得到待测气体的温度TR：式中，M为待测气体摩尔质量。