TDLAS

之前写过的一个TDLAS技术的简介，好像被放在某本书里面了。但当时版本可能有笔误，故在此放一下最新的版本。

TDLAS

吸收光谱研究的是光与物质作用过程中最基本的吸收过程，是最基本的燃烧诊断方法。吸收光谱有易于操作、选择性强、定量准确、灵敏度高的优点。

在燃烧诊断中，通过测量透射光强被火焰吸收而减弱的定量信息，可以获得燃烧体系中分子浓度、温度、压力和速度的信息。

现代的激光吸收光谱用的是高亮度、窄线宽的红外可调半导体激光光源，通过扫描激光的波长，光电探测器直接测量不同波长激光在通过燃烧体系后的光强损失，从得到所扫描的激光波长范围内的火焰吸收光谱。

吸收光谱所测量的光谱有位置、强度、和线宽三个基本信息，可以定量地研究反应流中分子浓度、温度、压力和流速等各种信息。谱线的位置由所测量分子的能级结构决定，与燃烧体系的温度压力等热力学状态与流场结构无关。因此可以通过测量燃烧体系的吸收谱准确地区分所测量的不同分子，具有极高的选择性(selectivity)。 需要学一点分子光谱学。

在高压燃烧环境中，分子碰撞导致的能级降低和多普勒效应还会引起的微小的吸收峰位置的移动。

在谱线强度测量方面结合高频调制、光腔共振等方法，吸收光谱可以测量ppt量级的分子浓度，具有很高的灵敏度(sensitivity)。研究吸收光谱所测量的谱线吸收强度只需考虑体系状态从低能级到高能级的光子吸收这一简单过程，可以忽略上能级过程，实验和理论计算均可较准确的定量研究。因此吸收光谱的最大特点为定量准确(absolute)。

文章前面介绍了一些Einstein A B 系数的介绍。 可以参考HITRAN 官方的介绍文献：

Šimečková M, Jacquemart D, Rothman L S, Gamache R R, Goldman A. Einstein A-coefficients and statistical weights for molecular absorption transitions in the HITRAN database[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2006, 98(1): 130–155.

一个比较重要的结论是 通过联系宏观上的观测量光强 I 和微观的分子跃迁常数 B 与分子数密度 N，得到Beer-Lambert 定律：

d \tau(v) = k(v) N dl

这里\tau(v)是频率v处的光学厚度（optical depth）；k(v)是吸收系数（absorption coefficient）,单位是[1/(molecule cm-3 cm)]； 定义\mu = k(v) N 为衰减系数（attenuation coefficient）,单位是 [1/cm]； k(v) 在波数（wavenumber）轴上的积分得到线强 S，单位是[cm-1/ molecule· cm-3· cm]，进行单位约化后，也可以被写为[1/cm-1]