[發明專利]一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法

有效

• 申請號: 201711259438.1
• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN107727597B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 杜永強;楊逍;趙春明;邱云;王輝
• 申請（專利權）人: 南京安榮信電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

1.一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)依據反演計算波段中組分的數目，將反演波段分為單組份波段與多組分波段，從單組份波段中提取差分吸收光譜；

(2)反演計算單組份波段中組分的濃度得到{C_i}，其中i表示組分的種類，依據{C_i}與差分吸收截面的經驗數據計算得到對應組分差分吸收光譜{D_i}；依據{C_i}與差分吸收截面的經驗數據計算得到對應組分差分吸收光譜{D_i}，計算公式如下：

D_i＝area_i×C_i×L

其中area_i表示第i類組分在反演計算波段上的差分吸收截面，選取經驗數據中對應濃度最接近C_i的用于計算，L表示光程；

(3)從多組分波段中搜尋只剩一種組分濃度未知的波段，提取出該組分在此波段的差分吸收光譜{D_j}；提取該組分在此波段的差分吸收光譜{D_j}，具體公式如下：

其中I和back分別表示混合氣體在多組分波段的紫外吸收光譜與背景光譜，DOAS[·]表示差分操作，去除寬帶光譜；

(4)依據{D_j}使用帶干擾抑制的算法計算對應得到對應的{C_j}，將{C_j}加入到{C_i}中，重復步驟(3)直到所有組分的濃度都已知；帶干擾抑制的算法具體包括如下步驟：

(41)使用最小二乘法估算組分濃度C_i，i表示組分種類，若待計算濃度的光譜是單組份波段的吸收光譜，則先進行預處理；

上式是預處理公式，I和back分別表示混合氣體在單組分波段的紫外吸收光譜與背景光譜；

其中area_i表示第i類組分在反演波段上的差分吸收截面，D_i表示第i類組分的差分吸收光譜，L表示光程；

(42)依據C_i計算反演波段上每個頻點的可信度t，同時搜尋經驗數據中濃度最接近C_i第i類組分的差分吸收截面clArea_i；

上式是可信度的計算公式，t(k)表示反演波段上第k個頻點的可信度，D_i(k)表示第i類組分在第k個頻點上的差分吸收光譜，同理area_i(k)表示(41)中area_i在第k個頻點上的取值；

(43)選取可信度較高的一部分頻點，使用最小二乘法與clArea_i重新計算第i類組分的濃度并更新C_i；

(44)重復步驟(42)與步驟(43)直到迭代次數達到預設值，或者更新前后C_i的絕對偏差error小于閾值；

error＝|C_i,new-C_i,old|

其中C_i,new表示更新后的濃度，C_i,old表示更新前的濃度。