[發(fā)明專利]一種氨氣濃度測(cè)量方法及設(shè)備

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211061694.0
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115468934A
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬柳昊;杜建國(guó);王宇;王偉;程一兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): G01N21/39
• 分類號(hào): G01N21/39;G01N21/03
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 葉潔勇

本發(fā)明公開了一種氨氣濃度測(cè)量方法及設(shè)備，其中所述方法包括：根據(jù)預(yù)先確定的目標(biāo)組分濃度范圍劃分出若干個(gè)不同濃度范圍區(qū)間；對(duì)每一個(gè)濃度范圍區(qū)間選擇相應(yīng)的吸收譜線和氣體池光程長(zhǎng)度，進(jìn)而搭建具備若干個(gè)氣體池的光路檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述若干個(gè)氣體池內(nèi)通入待測(cè)氨氣；控制所述光路檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行以獲取與所述待測(cè)氨氣相關(guān)聯(lián)的探測(cè)信號(hào)，再利用求優(yōu)算法結(jié)合所述探測(cè)信號(hào)對(duì)所述待測(cè)氨氣的濃度信息進(jìn)行反演。本發(fā)明通過設(shè)置若干個(gè)氣體池以輔助不同氨氣濃度范圍的測(cè)量，可以大幅度地減少測(cè)量誤差，且整個(gè)氨氣測(cè)試過程簡(jiǎn)單高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體濃度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種氨氣濃度測(cè)量方法及設(shè)備。

背景技術(shù)

氨在農(nóng)用化肥生產(chǎn)、冷庫存儲(chǔ)、冷鏈物流及高溫工業(yè)領(lǐng)域(如冶金，建材，電力產(chǎn)生等)的脫硝過程中廣泛應(yīng)用，已成為日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的組成部分。隨著近年來高速的工業(yè)化進(jìn)程和城市化進(jìn)程，以霧霾和光化學(xué)煙霧為代表的大氣污染現(xiàn)象頻繁發(fā)生，氨在工業(yè)生產(chǎn)中的過量逃逸會(huì)導(dǎo)致其與大氣環(huán)境中的水蒸氣和氮氧化物反應(yīng)生成硝酸銨微粒，進(jìn)而形成懸浮的氣溶膠，同時(shí)過量氨逃逸會(huì)造成脫硝設(shè)備的腐蝕和堵塞；此外，氨在運(yùn)輸、存儲(chǔ)和使用過程中的過量泄露會(huì)損傷人體的呼吸系統(tǒng)和皮膚，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及人體生命安全。因此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的嚴(yán)格測(cè)量，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、工業(yè)安全生產(chǎn)和人體安全來說至關(guān)重要。然而，目前常見的氨氣濃度測(cè)量設(shè)備往往是通過選擇一根吸收譜線和固定長(zhǎng)度的氣體池來實(shí)現(xiàn)，存在測(cè)量范圍窄、測(cè)量精度低等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種氨氣濃度測(cè)量方法及設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種氨氣濃度測(cè)量方法，所述方法包括：

根據(jù)預(yù)先確定的目標(biāo)組分濃度范圍劃分出若干個(gè)不同濃度范圍區(qū)間；

對(duì)每一個(gè)濃度范圍區(qū)間選擇相應(yīng)的吸收譜線和氣體池光程長(zhǎng)度，進(jìn)而搭建具備若干個(gè)氣體池的光路檢測(cè)系統(tǒng)，其中所述若干個(gè)氣體池內(nèi)通入待測(cè)氨氣；

控制所述光路檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行以獲取與所述待測(cè)氨氣相關(guān)聯(lián)的探測(cè)信號(hào)，再利用求優(yōu)算法結(jié)合所述探測(cè)信號(hào)對(duì)所述待測(cè)氨氣的濃度信息進(jìn)行反演。

進(jìn)一步地，每一個(gè)濃度范圍區(qū)間所對(duì)應(yīng)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。

進(jìn)一步地，所述對(duì)每一個(gè)濃度范圍區(qū)間選擇相應(yīng)的氣體池光程長(zhǎng)度的實(shí)現(xiàn)過程包括：

以確保每一個(gè)濃度范圍區(qū)間所對(duì)應(yīng)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(shù)據(jù)庫為每一個(gè)濃度范圍區(qū)間選取對(duì)應(yīng)的氣體池光程長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，所述光路檢測(cè)系統(tǒng)包括函數(shù)發(fā)生器、激光控制器、激光器、準(zhǔn)直器、光電探測(cè)器和若干個(gè)氣體池；其中，所述函數(shù)發(fā)生器用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述激光控制器用于根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)所述激光器的工作溫度和工作電流進(jìn)行設(shè)置，所述激光器用于發(fā)出激光信號(hào)，所述準(zhǔn)直器用于對(duì)所述激光信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)直處理以得到平行光，所述若干個(gè)氣體池用于促使所述待測(cè)氨氣對(duì)所述平行光進(jìn)行吸收處理以得到待測(cè)光信號(hào)，所述光電探測(cè)器用于將所述待測(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為待測(cè)電信號(hào)，所述待測(cè)電信號(hào)即為所述探測(cè)信號(hào)。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述光路檢測(cè)系統(tǒng)采用直接吸收光譜技術(shù)時(shí)，所述利用求優(yōu)算法結(jié)合所述探測(cè)信號(hào)對(duì)所述待測(cè)氨氣的濃度信息進(jìn)行反演的實(shí)現(xiàn)過程包括：

建立所述光路檢測(cè)系統(tǒng)的仿真模型，通過仿真分析方式獲取與所述待測(cè)氨氣相關(guān)聯(lián)的基準(zhǔn)探測(cè)信號(hào)及其對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)光譜吸收度；

利用比爾朗伯定律對(duì)所述探測(cè)信號(hào)和所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解析，得到待測(cè)光譜吸收度；

確定光譜吸收度與氨氣濃度之間的第一關(guān)系式，當(dāng)所述待測(cè)光譜吸收度與所述基準(zhǔn)光譜吸收度之間的差距達(dá)到最小時(shí)，將所述待測(cè)光譜吸收度代入所述第一關(guān)系式進(jìn)行反推運(yùn)算，得到所述待測(cè)氨氣的濃度信息。