[發明專利]一種基于DOAS的氣體濃度反演方法

在審

• 申請號: 202011607898.0
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112666104A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 張彬
• 申請（專利權）人: 西安鼎研科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/33
• 分類號: G01N21/33
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，包括如下過程：

采集無光情況下的暗噪聲光譜；采集多組原始光譜和被測氣體的多組透射光譜，對所采集的多組原始光譜和被測氣體的多組透射光譜分別求平均值；

利用原始光譜平均值和暗噪聲光譜計算得到目標原始光譜，利用透射光譜平均值和暗噪聲光譜計算得到目標透射光譜；

通過目標原始光譜和目標透射光譜計算得到吸收光譜；

利用吸收光譜擬合得到吸收光譜擬合曲線，利用吸收光譜擬合曲線計算得寬帶吸收截面；

通過吸收光譜和寬帶吸收截面，計算差分吸收截面，得到差分吸收光譜；

根據差分吸收光譜計算得到被測氣體對應的光學參量；

通過被測氣體對應的光學參量擬合得到被測氣體的體濃度曲線。

2.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，利用原始光譜平均值和暗噪聲光譜計算得到目標原始光譜的過程包括：

用原始光譜平均值減去暗噪聲光譜，得到目標原始光譜數據；

在目標原始光譜數據中截取出被測氣體特征吸收峰所對應的光譜數據區域；

對截取的被測氣體特征吸收峰所對應的光譜數據區域通過平滑算法進行處理，得到目標原始光譜。

3.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，利用透射光譜平均值和暗噪聲光譜計算得到目標透射光譜的過程包括：

用透射光譜平均值減去暗噪聲光譜，得到目標透射光譜數據；

在目標透射光譜數據中截取出被測氣體特征吸收峰所對應的光譜數據區域；

對截取的被測氣體特征吸收峰所對應的光譜數據區域通過平滑算法進行處理，得到目標透射光譜。

4.根據權利要求2或3所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，所述平滑算法包括五點三次平滑算法或小波平滑算法。

5.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，吸收光譜如下：

吸收光譜＝ln(目標原始光譜/目標透射光譜)。

6.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，通過分段多項式擬合或傅里葉數據擬合的方法，以吸收光譜波長為橫軸、吸收光譜光強為縱軸得到吸收光譜擬合曲線。

7.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，差分吸收截面的計算過程如下：

差分吸收截面＝吸收光譜-寬帶吸收截面。

8.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，所述被測氣體包括二氧化硫和一氧化氮，根據差分吸收光譜計算得到被測氣體對應的光學參量時：

對二氧化硫差分特征吸收峰對應的吸收截面各個波長處的值分別取絕對值，然后將得到的所有絕對值相加，計算得到二氧化硫對應的光學參量；

對一氧化氮差分特征吸收峰對應的差分吸收截面各個波長處的值相加，計算得到一氧化氮氣體對應的光學參量。

9.根據權利要求1所述的一種基于DOAS的氣體濃度反演方法，其特征在于，利用最小二乘法，以被測氣體對應的光學參量為橫軸、被測氣體濃度為縱軸，擬合得到被測氣體濃度曲線。