基于变角光学密度的多光程气体吸收腔检出限标定研究

项目名称： 基于变角光学密度的多光程气体吸收腔检出限标定研究

项目编号： No.61505190

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 刘子龙

作者单位： 中国计量科学研究院

项目金额： 20万元

中文摘要： 多光程气体吸收腔是高精度气体浓度测量装置，是多种气体含量综合分析系统的核心部件。由于标准气体的不稳定性，其标定（尤其是检出限的确定）一直是精确测量的难点。. 本项目利用吸收腔基于比尔朗伯定律的原理，将气体浓度测量转化为光学密度的测量，提出利用光学密度的多角度精密测量与矩阵光学实现多光程气体吸收腔的标定。具体的，吸收腔多光程的光路结构决定了光学密度的测量几何条件，吸收腔测量的ppb级气体浓度决定了光学密度测量所应达到的量级。通过多光程折返光路的建模，按照矩阵光学原理给出考虑密度片均匀性、光谱特性条件、光斑大小不同、几何条件变化时不同光程光学密度值，以对应不同类型的多光程气体吸收腔。. 项目将在多角度条件下实现光学密度片在10-4量级的单光程高精度的测量，并在4物镜的MMS系统上进行实验验证，为痕量气体浓度测量贡献较小的光学吸收腔标定不确定度。

中文关键词： 光学密度；多光程吸收腔；检出限；变角；高精度标定

英文摘要： The multi-path absorb cavity is a kind of precise measurement equipment for the gas. And it is also a key component of many different gas analysis system. The detection limit calibration of the cavity is difficult because the ‘standard gas’is not precise and stable enough.. A new calibration method is established based on the multi-angle optic density(OD) for the cavity is a measurement equipment according lambert-beer law. And the relation between gas concentration and OD can be established using the lambert-beer law and the matrix optic deriving from the cube. The geometric condition of OD is depends on the optic structure of cube, and the dynamic range of OD is depends on the ppb gas concentration. These relations can be established using matrix optic including the geometric and spectrum conditions of different optic cavitys.. The multi-angle OD can be measured at 10-4 level and the corresponding calibration method will be test and verified on a MMS which has 4 objective mirrors. This result can provide a minimum calibration uncertainty to the trace gas concentration measurement.

英文关键词： optic density;multi-path absorb cavity;detection limit ;muti-angle ;precisely calibration