多原子分子气体中声波弛豫衰减谱的重建算法！摘要.PDF

第 卷 第 期 年 月 物 理 学 报 0% % $$F % ， ， ， RI6 +0% QI +% S;67 $$F （ ） ($$$2#G$K$$FK0% $% KF2($ LMNL J*O)PML )PQPML !$$F M:58 + J:79 + )I@ + 多原子分子气体中声波弛豫衰减谱的重建算法! ! 鄢 舒 王 殊 （华中科技大学电子与信息工程系，武汉 #$$% ） （ 年 月 日收到； 年 月 日收到修改稿） $$% ’ ( $$% ($ (% 提出了一种宽频率范围的弛豫衰减谱重建算法，并采用基于))* 理论的方法和基于实验数据的方法估计气体 的有效弛豫时间 通过该算法得到了包括氮气、甲烷、氧气、二氧化碳和水蒸气在内的多种多原子分子混合气体的 + 声衰减谱，研究的声波频率范围从 到 与预测弛豫衰减的 模型的结果比较表明，该算法获得的弛豫衰 (*, ($-*, + ./ 减谱结果与之相符，其预测精度取决于对分子弛豫过程的正确认识 另外该算法还被用于几种混合气体中水蒸气 + 和二氧化碳含量的分析，其结果表明弛豫衰减谱可被用于定量分析多原子分子气体的成分组成，这使得实现高灵 敏度地检测气体成分的智能声气体传感技术成为可能+ 关键词：声弛豫衰减，有效弛豫时间，重建算法，声气体传感器 ： ， ， ， !## 0($ #0$1 ’$ #’$ 测的理论模型成为利用声学方法研究诸如气体分子 (A 引 言 热力学特性、混合气体中分子种类和含量等问题的 理论基础，同时也是这一研究领域的迫切需求+ 声波在多原子分子气体中传播时，其能量除了 由于与声波弛豫衰减相关的气体分子激励 弛 2 因气体的基本输运过程，如黏滞、热传导、扩散和辐 豫过程与分子间相互作用力、分子内部振动和转动 射等，造成的经典吸收外，还存在与多原子分子内部 能级等微观物理参数有关，因此建立精确的声波弛 ［］ ［］ 弛豫过程有关的弛豫吸收( + 弛豫衰减实际上是分 豫衰减预测模型是困难的%