[發明專利]一種氨氣濃度測量方法及設備

在審

• 申請號: 202211061694.0
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115468934A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 馬柳昊;杜建國;王宇;王偉;程一兵
• 申請（專利權）人: 佛山仙湖實驗室
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/03
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

1.一種氨氣濃度測量方法，其特征在于，所述方法包括：

根據預先確定的目標組分濃度范圍劃分出若干個不同濃度范圍區間；

對每一個濃度范圍區間選擇相應的吸收譜線和氣體池光程長度，進而搭建具備若干個氣體池的光路檢測系統，其中所述若干個氣體池內通入待測氨氣；

控制所述光路檢測系統運行以獲取與所述待測氨氣相關聯的探測信號，再利用求優算法結合所述探測信號對所述待測氨氣的濃度信息進行反演。

2.根據權利要求1所述的氨氣濃度測量方法，其特征在于，每一個濃度范圍區間所對應的吸收譜線在常溫常壓下的吸光度峰值大于0.001且小于2.0。

3.根據權利要求2所述的氨氣濃度測量方法，其特征在于，所述對每一個濃度范圍區間選擇相應的氣體池光程長度的實現過程包括：

以確保每一個濃度范圍區間所對應的吸收譜線的吸光度峰值大于0.001且小于2.0為條件，通過查詢光譜數據庫為每一個濃度范圍區間選取對應的氣體池光程長度。

4.根據權利要求1所述的氨氣濃度測量方法，其特征在于，所述光路檢測系統包括函數發生器、激光控制器、激光器、準直器、光電探測器和若干個氣體池；其中，所述函數發生器用于產生驅動信號，所述激光控制器用于根據所述驅動信號對所述激光器的工作溫度和工作電流進行設置，所述激光器用于發出激光信號，所述準直器用于對所述激光信號進行準直處理以得到平行光，所述若干個氣體池用于促使所述待測氨氣對所述平行光進行吸收處理以得到待測光信號，所述光電探測器用于將所述待測光信號轉換為待測電信號，所述待測電信號即為所述探測信號。

5.根據權利要求4所述的氨氣濃度測量方法，其特征在于，當所述光路檢測系統采用直接吸收光譜技術時，所述利用求優算法結合所述探測信號對所述待測氨氣的濃度信息進行反演的實現過程包括：

建立所述光路檢測系統的仿真模型，通過仿真分析方式獲取與所述待測氨氣相關聯的基準探測信號及其對應的基準光譜吸收度；

利用比爾朗伯定律對所述探測信號和所述驅動信號進行解析，得到待測光譜吸收度；

確定光譜吸收度與氨氣濃度之間的第一關系式，當所述待測光譜吸收度與所述基準光譜吸收度之間的差距達到最小時，將所述待測光譜吸收度代入所述第一關系式進行反推運算，得到所述待測氨氣的濃度信息。

6.根據權利要求4所述的氨氣濃度測量方法，其特征在于，當所述光路檢測系統采用波長調制光譜技術時，所述利用求優算法結合所述探測信號對所述待測氨氣的濃度信息進行反演的實現過程包括：

建立所述光路檢測系統的仿真模型，通過仿真分析方式獲取與所述待測氨氣相關聯的基準探測信號及其對應的基準諧波信號強度；

利用波長調制光譜原理對所述探測信號和所述驅動信號進行解析，得到待測諧波信號強度；

確定諧波信號強度與氨氣濃度之間的第二關系式，當所述待測諧波信號強度與所述基準諧波信號強度之間的差距達到最小時，將所述待測諧波信號強度代入所述第二關系式進行反推運算，得到所述待測氨氣的濃度信息。

7.一種氨氣濃度測量設備，其特征在于，所述設備包括光路檢測系統和數據處理系統；

所述光路檢測系統包括函數發生器、激光控制器、激光器、準直器、光電探測器和若干個氣體池，并且所述若干個氣體池內通入待測氨氣；其中，所述函數發生器用于產生驅動信號，所述激光控制器用于根據所述驅動信號對所述激光器的工作溫度和工作電流進行設置，所述激光器用于發出激光信號，所述準直器用于對所述激光信號進行準直處理以得到平行光，所述若干個氣體池用于促使所述待測氨氣對所述平行光進行吸收處理以得到待測光信號，所述光電探測器用于將所述待測光信號轉換為待測電信號；

所述數據處理系統包括數據采集卡、數據處理器和數據顯示器；其中，所述數據采集卡用于對所述驅動信號和所述待測電信號進行采集后傳輸至所述數據處理器，所述數據處理器用于利用求優算法對所述待測氨氣的濃度信息進行反演，所述數據顯示器用于對所述待測氨氣的濃度信息進行顯示。