[發明專利]基于波長調制光譜技術的多組分物質檢測方法及裝置

有效

• 申請號: 202110524898.2
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113252601B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 李紹民;孫利群
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張體南

本公開提供了一種基于波長調制光譜技術的多組分物質檢測方法，包括：利用至少一種已知路徑積分濃度的探針物質標定檢測系統，得到V_m與C_wL_w的第一關系表達式的一次項系數k_wm；將所述探針物質的吸收峰分組，得到表達式使得每個吸收峰分組之間所述表達式相互線性無關；依次利用n?1個待測物質標定檢測系統，并結合所述探針物質標定檢測系統的結果得到與C_epL_ep的第二關系表達式的一次項系數采用檢測系統對待測物質進行測定，測量得到V₁，V₂，V₃…V_n，得到每種待測物質的路徑積分濃度C_epL_ep。

技術領域

本公開涉及檢測技術領域，特別涉及一種基于波長調制光譜技術的多組分物質檢測方法及裝置。

背景技術

隨著半導體激光技術的迅猛發展，可調諧半導體激光吸收光譜技術已經成為一種重要的高靈敏多組分物質檢測方法，應用于環境監測、工業生產控制和生物醫療等領域。波長調制光譜技術(Wavelength Modulation Spectroscopy，WMS)是可調諧激光器吸收光譜技術(TDLAS)的一個分支，具有靈敏度高、選擇性強、時間分辨率高等諸多優勢。采用波長調制光譜技術進行測量時，利用相敏檢測原理對吸收信號的諧波分量進行提取，從而反演物質濃度。波長調制法多用于在近紅外或中紅外有獨立、窄吸收峰的物質。但是傳統波長調制光譜技術不適用于檢測無明顯吸收峰(即寬譜吸收)的物質，因此亟需一種能夠用于無明顯吸收峰(即寬譜吸收)的物質的多組分物質檢測方法及裝置。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于上述問題，本公開的主要目的在于提供一種基于波長調制光譜技術的多組分物質檢測方法及系統，以期至少部分地解決上述提及的技術問題中的至少之一。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種基于波長調制光譜技術的多組分物質檢測方法，包括：

利用至少一種已知路徑積分濃度的探針物質標定檢測系統，得到V_m與C_wL_w的第一關系表達式的一次項系數k_wm，V_m為第m個探針物質吸收峰處二次諧波最大值或吸收峰的二次諧波最大值與該二次諧波最大值處的一次諧波值的比值2f/1f，1≤m≤n，n為吸收峰的個數，C_wL_w表示探針物質的路徑積分濃度；

將所述探針物質的吸收峰分組，對于吸收峰分組中任意兩個吸收峰：第α吸收峰和第β個吸收峰，得到表達式使得每個吸收峰分組之間所述表達式相互線性無關，其中1≤α≤n，1≤β≤n；V_α為第α個探針物質吸收峰處二次諧波最大值或2f/1f值；V_β為第β個探針物質吸收峰處二次諧波最大值或2f/1f值，k_wα、k_wβ為一次項系數；

依次利用n-1個已知路徑積分濃度的待測物質標定檢測系統，并結合所述探針物質標定檢測系統的結果得到與C_epL_ep的第二關系表達式的一次項系數其中，C_epL_ep表示第p種待測物質的積分濃度，1≤p≤n-1，為一次項系數；

采用檢測系統對待測物質進行測定，測量得到V₁，V₂，V₃…V_n，采用所述吸收峰分組，并通過以下公式得到每種待測物質的路徑積分濃度C_epL_ep：