[發(fā)明專利]一種氣體濃度測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010967494.6
• 申請(qǐng)日: 2020-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN112213283A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王明;祁建民;許國(guó)強(qiáng);魏威;佘國(guó)金;周志興;肖明成;李文慧;周心澄;趙彬;張?jiān)S;王一紅;周賓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇方天電力技術(shù)有限公司;東南大學(xué)江北新區(qū)創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39
• 代理公司: 深圳深瑞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44495
• 代理人: 穆瑞丹

本發(fā)明公開了一種氣體濃度測(cè)量方法，屬于激光吸收光譜技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的免標(biāo)定方法是利用激光器調(diào)制波長(zhǎng)通過被測(cè)氣體的特征吸收區(qū)，將通過基準(zhǔn)氣體和待測(cè)氣體后兩路光信號(hào)，利用數(shù)字鎖相濾波技術(shù)處理后得到二次諧波與一次諧波比值，由此確定諧波的峰值點(diǎn)的高度。再根據(jù)測(cè)量確定的峰值點(diǎn)值，比較現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中已有峰值點(diǎn)高度值，根據(jù)峰值點(diǎn)的高度值的差值反演出待測(cè)氣體的濃度。而本發(fā)明所采用的半標(biāo)定法則是免標(biāo)定法的基礎(chǔ)上，通過定期測(cè)量已知濃度的標(biāo)定氣體的峰值點(diǎn)，按原數(shù)據(jù)庫(kù)中比例對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以此提高測(cè)量的精確度。該方法相比于傳統(tǒng)免標(biāo)定法測(cè)量精確度大幅度提高，同時(shí)相比于標(biāo)定方法也可大量節(jié)省時(shí)間和計(jì)算成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于半標(biāo)定方式的TDLAS氣體濃度測(cè)量方法。屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)是煤炭利用大國(guó)，2018年燃火力發(fā)電約占整個(gè)裝機(jī)容量的73％以上，這其中燃煤電廠的貢獻(xiàn)占據(jù)大半。煤炭等化石燃料燃燒不僅造成了大量的碳排放，還產(chǎn)生了許多的污染物如粉塵、SO_X、NO_X等有害物質(zhì)。這些物質(zhì)是造成大氣污染、酸雨和溫室效應(yīng)的主要根源同時(shí)也對(duì)人類健康造成了巨大傷害。為保證國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，和公民的身體健康，我國(guó)已開始廣泛積極地采用不同的脫硫脫硝技術(shù)降低SO_X和NO_X排放，且排放限值不斷降低。近年來，為了持續(xù)改善環(huán)境空氣質(zhì)量，我國(guó)開始全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作，對(duì)排放的限值要求更加嚴(yán)格，這便對(duì)氣體測(cè)量的精度提出了更為嚴(yán)格的要求。此外在一些技術(shù)中作為催化劑的氣體，需要精確地掌握好其注入的量，以達(dá)到最小的氣體逃逸和最大的催化效率。因此對(duì)于各種氣體濃度的精確而快速的測(cè)量，為控制溫室氣體的排放及微量氣體的逃逸問題的解決提供了至關(guān)重要的前提條件。

本發(fā)明所基于的TDLAS技術(shù)，即可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)是近年來發(fā)展迅速的一種氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)。在這項(xiàng)技術(shù)中，為了排除噪聲干擾，提高測(cè)量準(zhǔn)確性，有諸如免標(biāo)定和標(biāo)定的各類發(fā)明不斷出現(xiàn)，但都在精度或計(jì)算成本上有所欠缺。本發(fā)明提出了一種基于半標(biāo)定方式的TDLAS氣體濃度測(cè)量方法，在提高測(cè)量精度的同時(shí)減少了計(jì)算量和時(shí)間成本。因此，本發(fā)明在氣體濃度的測(cè)量中，有著更為廣泛的適用前景。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提供一種氣體濃度測(cè)量方法，從而達(dá)到提高測(cè)量精度，減少時(shí)間和計(jì)算成本的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案為：

步驟一：在三個(gè)氣池中通入待測(cè)氣體，已知濃度的標(biāo)定氣體和參照氣體氮?dú)猓渲袠?biāo)定氣體種類應(yīng)與待測(cè)氣體種類一致；

步驟二：讓同一激光發(fā)射器發(fā)射的激光分別通過含有待測(cè)氣體、標(biāo)定氣體和參考?xì)怏w三個(gè)氣池后能被探測(cè)器接收，探測(cè)器信號(hào)由工控機(jī)所接受；

步驟三：通過計(jì)算得到待測(cè)氣體和標(biāo)定氣體的峰值點(diǎn)；

步驟四：用濃度一定的標(biāo)定氣體的峰值點(diǎn)代替現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中的值，并按照原數(shù)據(jù)庫(kù)比例重新建立數(shù)據(jù)；

步驟五：將待測(cè)氣體的峰值點(diǎn)與重建數(shù)據(jù)庫(kù)中的峰值點(diǎn)行對(duì)比，確定待測(cè)氣體的濃度。

優(yōu)選的，所述步驟二包括如下步驟：

(1)搭建測(cè)量平臺(tái)并調(diào)整角度，使得從激光器發(fā)射器出光能依次通過分光器，氣池和探測(cè)器，確保采集到的信號(hào)的穩(wěn)定；

(2)編輯函數(shù)發(fā)生器，生成掃描頻率疊加調(diào)制頻率的函數(shù)；

(3)探測(cè)器采集待測(cè)氣體光信號(hào)I_CL^M(t)、參照氣體光信號(hào)I_CZ^M(t)和標(biāo)定氣體光信號(hào)I_BD^M(t)。

優(yōu)選的，所述步驟三包括如下步驟：