[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

本發明公開了一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法，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；反演計算單組份波段中組分的濃度得到{C_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}；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}；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，重復步驟直到所有組分的濃度都已知。本發明針對混合氣體中互相干擾較為嚴重的組分，仍能精確提取出差分吸收光譜；當光譜在某些反演波段面臨嚴重的干擾時，仍能有效的抑制干擾，提高濃度計算的精確性。

技術領域

本發明涉及氣體濃度光學檢測技術領域，尤其是一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法。

背景技術

光學檢測法是檢測煙氣濃度的一種有效方法，隨著工業化的發展，不僅注重效益，也開始要注重綠色環保，因此環境標準也日趨嚴格，對相關的環境檢測儀的精度要求也越來越高。有效、精確的檢測工業排放煙氣的濃度能夠幫助國家的相關部門高效實現監管，對工業化的進一步發展，創造宜人居住的環境有著重要的意義。光學檢測法比起化學檢測手段測量精度普遍更高，測量穩定性也更好。因此，光學檢測技術是未來煙氣測量的發展趨勢。

光學檢測法的基本原理在于不同氣體對相同頻率的光有著不同的吸收特性。由于煙氣中的消光因素除了各種煙氣的吸收消光還含有固體顆粒物引起的散射消光，這些消光會影響光學檢測的精度。由于散射消光形成光譜是慢變光譜，而煙氣的吸收消光的光譜兼顧了慢變光譜與快變光譜。基于這一特性，從光譜中提取快變光譜，摒棄所有慢變光譜就成了光學檢測法的重要方法，這個技術被稱為差分光譜技術。一般的基于差分光譜技術的光學檢測法將差分化處理完的光譜看成是完全符合Beer-lambert公式描述的，差分光譜強度與煙氣濃度大小呈簡單的線性關系。實際上，由于硬件器件的影響，外界環境的動態變化以及各種噪聲的干擾。差分化處理完的光譜與氣體濃度的關系并不像Beer-Lambert公式描述的那么完美。對差分化處理完的煙氣光譜直接使用公式來計算濃度是存在問題的。此外，在混合氣體中由于有些波段煙氣中各組分的吸收特性會互相干擾，常規的差分化算法提取出來的差分吸收光譜并不準確，并對最終煙氣各組分濃度的計算產生影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法，能夠有效的提高差分化過程中提取的差分吸收光譜的精度，提供了噪聲與干擾的抑制手段。

為解決上述技術問題，本發明提供一種混合氣體的紫外差分濃度反演與干擾抑制方法，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}；

(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}；

(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。

優選的，步驟(2)中，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：