[發明專利]一種光譜儀波長快速校準方法

有效

• 申請號: 201310119705.0
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號: CN103226095A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 武善磊;湯光華;陳祥;林正根;陳書建;張西謀;成佳慧;苗豐
• 申請（專利權）人: 南京國電環保科技有限公司
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮

技術領域

????本發明涉及一種在DOAS煙氣分析儀內部利用二氧化硫標氣對光譜儀進行實時在線波長校準的方法。該方法可以對DOAS煙氣分析儀進行在線快速標定，極大提高了系統的維護效率。

背景技術

光譜儀波長校準的常用方法是用諸如汞氬燈等具有公認特征譜線的標準光源，光譜儀對其輻射光線進行采集，根據光譜儀采集的特征譜線的位置與公認譜線進行對比和匹配，通過多項式擬合計算出光譜儀波長校準系數，此校準系數反應的就是波長與光譜儀像素點之間的對應關系。這種方法對于在實驗室對光譜儀進行波長校準操作簡單、易行，且波長校準結果準確、可靠，但是如果對現場工況條件下DOAS煙氣分析儀內部的光譜儀進行波長校準其工作量相當大，且如果將上述標準光源放入DOAS煙氣分析系統中系統結構將變得“復雜”。

對于DOAS煙氣分析系統而言，光譜儀是其中的核心部件，所以定期對光譜儀進行波長校準能夠提升整體系統運行的準確性和穩定性，但是傳統的方法需要將光譜儀從現場系統中拆卸下來，返廠使用汞燈進行校準，這樣既浪費了時間和資源，又給用戶帶來很大的不便。

發明內容

本發明提供一種光譜儀波長快速校準方法，該方法通過現場向系統通入二氧化硫標氣對光譜儀進行快速校準，從而節省了維護成本，增強了光譜儀使用的穩定性。

本發明的具體技術方案如下：

一種光譜儀波長快速校準方法，該方法的具體步驟如下：

1）向一臺出廠光譜儀的測量光路通入二氧化硫標氣，由終端設備讀取該光譜儀在202-214nm和280-310nm兩個波段上的所有的波峰和波谷所處的像素序號及其對應波長，形成基準點集；該基準點集內的基準點的個數為自然數M個；并讀取該臺出廠光譜儀的出廠校準系數作為最佳適應度存儲；

2）對步驟1中的基準點集合進行優化篩選，具體過程如下：

首先定義三個參數分別為適應度，最佳適應度，個體，具體定義如下：

適應度：個體對應的三階擬合系數；

最佳適應度：光譜儀出廠的校準系數；

個體：基準點集內的部分的或者全部的點及其對應的波長形成的子集；

結合上述三個參數，采用GA或者BP（算法進行優化篩選，得到優化后的基準點集，并在終端設備（如計算機，嵌入式小型計算機等）內存儲此優化后的基準點集，作為本臺光譜儀的校準點集，校準點集中的基準點的個數為自然數N個，N≤M；

3）當所述出廠光譜儀為待校準光譜儀時，在線對待校準光譜儀測量光路內通入二氧化硫標氣，待測量數據的示數穩定后，通過光譜儀讀取實時測量光譜，并送入終端設備，以步驟2的校準點集對應的各波長為基準，逐一在各基準±0.6nm范圍內尋找測量光譜光強極大值或者極小值，該極大值或者極小值所處的波長對應測量光譜中波峰或者波谷，記錄測量光譜中波峰或者波谷波長及對應的像素序號，得到實測基準點集；實測基準點集中基準點的個數也為自然數N個，N≤M；

4）步驟3的實測基準點集與步驟2的校準點集一一對應進行比較，實測基準點集的波長較校準點集的波長相差一個像素以上，即認定發生漂移，進入步驟5）進行校準；否則退出程序，校準結束；

5）、將步驟3的實測基準點集中波長與像素序號進行三階擬合，得出待校準光譜儀的校準系數：

Lambda[N]?=?coe[3]?×?x[N]³+coe[2]?×?x[N]²+coe[1]?×?x[N]¹+coe[0]?×x[N]⁰;

其中：

N：?表示實測基準點集內的第N個點；?x[N]?：?表示實測基準點集內的第N個點所對應的的像素序號，即為待校準光譜儀的第n個像素點；

Lambda[N]?：表示實測基準點集內的第N個點所對應的波長；

coe[3]，coe[2]，coe[1]，coe[0]?：?本數組即為光譜儀的校準系數；

將得出新的校準系數替代光譜儀內原有的校準系數，應用在光譜儀內即可，光譜儀啟動時就會以這組新的校準系數為準。

步驟1）中所述波峰和波谷的讀取方法如下：在202-214nm和280-310nm這兩個波段，逐個比較相鄰波長之間的光強，若在某波長處光強不再增加，且此波長+0.6nm的波長的范圍內再無更大的光強，則認為此處波長的光強為一個極大值，即是一個波峰；反之逐個比較相鄰波長之間的光強，若在某波長處光強不再減小，且波長+0.6nm的波長的范圍內無更小的光強，則認為此處波長的光強為一個極小值，即是一個波谷。