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摘要
气体压力光学非接触测量是目前激光技术重要应用领域之一，其中气压测量过程中温度耦合问题是现在面临的研究难点。故而提出一种光谱测量技术与激光干涉技术组合测量方法，通过积分吸光度和折射率融合的方式实现气体压力、温度解耦的目的。分析可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)的直接吸收法测量原理和基于折射率的激光干涉测量原理，建立基于吸收光谱的气压测量模型和基于折射率的激光干涉气压测量模型，通过利用三次多项式拟合吸收谱线强度函数的方式，建立了基于积分吸光度和折射率的气体压力、温度解耦的数学模型。实验搭建了基于TDLAS技术和激光干涉技术的气体压力检测系统，采用中心波长为2 004 nm的可调谐半导体激光器和波长为632.8 nm的激光干涉仪，气室长度为24.8 cm,将CO2作为研究对象，并以高精度压力控制器和温度传感器的测量结果分别作为压力温度参考值，以真空为背景信号，在室温环境中测量并计算出气体压力变化后积分吸光度值和折射率值，进而解算得到气体压力和温度值。实验结果显示：压力测量结果最大相对误差为3.61%,最小相对误差为0.5%,测量平均相对误差为1.99%;在以开尔文温度为前提下，温度解算结果最大绝对误差为7.66 K,最小绝对误差为0.78 K,测量平均绝对误差为3.29 K,测量结果与参考结果具有较高的吻合度，该研究可为以后光学法测量气体压力温度影响分析提供参考。
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单位中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所
