[發明專利]氣體濃度二維分布在線檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201611042181.X
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106769974B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 徐勇;賈兆麗;李端發;曹明潤;湯玉美;王艷;房鵬飛
• 申請（專利權）人: 合肥金星機電科技發展有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 合肥誠興知識產權代理有限公司 34109
• 代理人: 湯茂盛

1.一種氣體濃度二維分布在線檢測系統，包括激光控制柜（10）、激光分光柜（20）、數據接收柜（30）以及計算機（40），激光分光柜（20）與激光控制柜（10）連接以將激光控制柜（10）發出的激光路進行分光，經激光分光柜（20）分光得到的激光光路通過激光發射端組（50）發射至數據接收柜（30），數據接收柜（30）通過紅外光電探測器組（60）接收激光發射端組（50）發射的激光光路進行處理后傳輸至計算機（40），計算機（40）對處理后的檢測光路進行計算，其特征在于：所述的激光分光柜（20）將激光控制柜（10）發出的激光路分成呈網狀分布的多路檢測光路（21）和1路參考光路（22），多路檢測光路（21）、1路參考光路（22）分別穿過待檢測目標氣體區域（1）、參考目標氣體區域（2）后被數據接收柜（30）接收，計算機（40）對數據接收柜（30）處理后的多路檢測光路和1路參考光路進行計算得到氣體濃度二維分布數據；

所述的待檢測目標氣體區域（1）上分布有方形二維重建虛擬像素區（3），方形二維重建虛擬像素區（3）的邊緣與多路檢測光路（21）按照預設的夾角布置且其對角線與多路檢測光路（21）平行或垂直。

2.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述的多路檢測光路（21）包括縱路組檢測光路和橫路組檢測光路，縱路組檢測光路和橫路組檢測光路以正交方式均勻排列，形成網狀分布結構。

3.如權利要求1所述的系統，其特征在于：所述的激光發射端組（50）包括多個第一激光發射端（51）和1個第二激光發射端（52），紅外光電探測器組（60）包括多個檢測紅外光電探測器（61）和1個參考紅外光電探測器（62）；激光分光柜（20）通過多個第一激光發射端（51）發出的多路檢測光路被多個檢測紅外光電探測器（61）接收、通過1個第二激光發射端（52）發出的1路參考光路被1個參考紅外光電探測器（62）接收；且多路檢測光路（21）呈網狀分布構成檢測光路（31），1路參考光路（22）構成參考光路（32）。

4.一種氣體濃度二維分布在線檢測方法，其特征在于：所述方法包括：

S1、根據各路檢測光路探測得到的光譜數據序列、參考光路的光譜數據序列，計算各路檢測光路的積分吸光度以及參考光路的積分吸光度，其中，i為常數表示檢測光路的序數，n表示檢測光路和參考光路探測得到的光譜數據序列中數據點的位置；

S2、根據各檢測光路的積分吸光度和各檢測光路的光程，計算方形二維重建虛擬像素區內各像素內氣體的吸收系數，其中，表示第i條檢測光路在標號為j的像素內的光程；

S3、根據參考目標氣體區域內的目標氣體的濃度、參考目標氣體區域內的光程、參考光路的積分吸光度以及各像素內氣體的吸收系數，計算方形二維重建虛擬像素區內各像素內目標氣體的二維濃度值。

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于：所述的步驟S1具體包括：

基于參考光路的光譜數據序列，分別對多次測量的各路檢測光路的光譜數據序列進行對齊處理，并對對齊處理后的分別進行累加平均處理得到各待用的檢測光路的光譜數據序列、對多次測量的進行累加平均處理得到待用的參考光路的光譜數據序列；

根據未吸收的背景光譜區域的光譜數據序列分別擬合得到光強擬合函數和，并利用光強擬合函數、分別對各待用光譜數據序列、參考光路的光譜數據序列進行歸一化處理，得到歸一化處理后的各檢測光路的吸收光譜數據序列、參考光路的吸收光譜數據序列；

根據預設的光譜線型，對各吸收光譜數據序列和的線型分別進行擬合，得到各檢測光路的積分吸光度以及參考光路的積分吸光度。

6.如權利要求4所述的方法，其特征在于：所述的步驟S3具體包括：

根據所述參考目標氣體區域內的目標氣體的濃度、參考目標氣體區域內的光程、參考光路的積分吸光度以及所述的吸收系數，計算方形二維重建虛擬像素區內各像素內目標氣體的二維濃度值；

將方形二維重建虛擬像素區內各像素內目標氣體的二維濃度值按順序排列成二維陣列，得到待檢測目標氣體區域的氣體二維濃度值。