基于氙灯灯源的光谱数据处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烟气浓度测量领域，具体涉及一种基于氙灯灯源的光谱数据处理方 法。
【背景技术】
[0002] 在基于紫外差分算法（DOAS，Differential Optical Absorption Spectroscopy) 的气体分析仪中，光源是其重要的组成部分，脉冲式氙灯光源，具有寿命高、发热量小的特 点，更成为当前的主流灯源；在基于紫外差分算法的气体分析仪中，主要用于测量S02和 氮氧化物的气体浓度，在D0AS算法中，计算气体浓度时，需要使用到氙灯光源的光谱强度 Ι1ΜΡ(没有吸收气体时的浓度）和吸收光谱强度IabsOTb(有吸收气体时的光谱强度）做相关 运算；而现有技术中，在当前的主流算法中，由于灯光谱是不能实时测量，因此对于光源的 原始光谱强度113|1115使用的是固定值，默认为光谱的原始光强是不变的。但是在实际的应用 过程中，由于氙灯光源自身的特性，脉冲式氙灯光源是闪烁式光源，氙灯光源每次闪烁发光 的强度是不同的，光源重复性较差，在相同的测量环境下，光源重复性也较差，其光谱数据 跳动大，对测量结果的跳动影响较大。
[0003] 因此，为解决以上问题，需要一种基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，能够消除光 源对测量结果的影响，将光源处理后的数据再进行算法运算，减小浓度测量结果的跳动。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于氙灯灯源的光谱数 据处理方法，能够消除光源对测量结果的影响，将光源处理后的数据再进行算法运算，减 小浓度测量结果的跳动。
[0005] 本发明的基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，包括如下步骤：
[0006] a.存储一组原始的灯光谱Ilanip，在一非吸收紫外波段内选取至少一个波峰点，记 为 Lamp_Peak ;
[0007] b.取吸收光谱IabsOTb，在吸收光谱IabsOTb中取出步骤a中Lamp_Peak对应频率的波 峰点 absorb_Peak ;
[0008] c.利用下式求得比例系数K :
[0009] K = absorb_Peak/Lamp_Peak ；
[0010] d.修正灯光谱Ilanip，将原始的灯光普Ilanp中的每一个点的光强值乘以系数K，求得 新的灯
[0011] e.将新的灯光谱和吸收光谱IabsOTb代入D0AS运算中，求得烟气中S02 和N0的浓度值；
[0012] 其中，非吸收紫外波段表示S02和N0均不吸收此波段内的光。
[0013] 进一步，所述非吸收紫外波段为240-270nm〇
[0014] 进一步，步骤a中，在非吸收紫外波段内选取三个波峰点，分别记为Lamp_Peakl、 Lamp_Peak2和Lamp_Peak3,并对这三个点的光谱强度求和，记为Sum_Lamp_Peak ;步骤b 中，在吸收光谱IabsOTb中取出分别对应频率的三个波峰点，记为absorb_Peakl、absorb_ Peak2和absorb_Peak3,计算吸收光谱中这三个点的光强和，记为Sum_absorb_Peak，则步 骤 c 中，K = Sum_absorb_Peak/Sum_Lamp_Peak〇
[0015] 本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，通 过在非吸收紫外波段内，选取原始灯光谱的波峰点Lamp_Peak，并与在吸收光谱的对应频率 选取波峰点absorb_Peak联立求出比例系数K，利用出比例系数K处理原始灯光谱获得新的 灯光谱，避免光源重复性较差、光谱数据跳动大的缺陷，提高灯光谱的准确性，消除光源对 测量结果的影响，将光源处理后的数据再进行算法运算，减小浓度测量结果的跳动，保证 S02和N0浓度测量值稳定。
【附图说明】
[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0017] 图1为本发明中处理流程图；
[0018] 图2为本发明中分别对100组标准lOOppm的S02气体的光学厚度测试结果图。
【具体实施方式】
[0019] 图1为本发明中处理流程图，图2为本发明中分别对100组标准lOOppm的S02气 体的光学厚度测试结果图，其中（a)图为未经本发明方法处理的数据，（b)为经过本发明方 法处理后的数据，（a)和（b)中的纵坐标表示标准lOOppm的S02气体的光学厚度，横坐标 表示使用的290- 310nm波段内的顺序取点数；如图所示，本实施例中的基于氙灯灯源的光 谱数据处理方法，包括如下步骤：
[0020] 包括如下步骤：
[0021] a.存储一组原始的灯光谱Ilanip，在一非吸收紫外波段内选取至少一个波峰点，记 为 Lamp_Peak ;
[0022] b.取吸收光谱IabsOTb，在吸收光谱IabsOTb中取出步骤a中Lamp_Peak对应频率的波 峰点 absorb_Peak ;
[0023] c.利用下式求得比例系数K :
[0024] K = absorb_Peak/Lamp_Peak ；
[0025] d.修正灯光谱Ilanip，将原始的灯光普Ilanp中的每一个点的光强值乘以系数K，求得 新的灯光谱^_%_;
[0026] e.将新的灯光谱和吸收光谱IabsOTb代入D0AS运算中，求得烟气中S02 和N0的浓度值；
[0027] 其中，非吸收紫外波段表示S02和N0均不吸收此波段内的光；通过在非吸收紫 外波段内，选取原始灯光谱的波峰点Lamp_Peak，并与在吸收光谱的对应频率选取波峰点 abs〇rb_Peak联立求出比例系数K，利用出比例系数K处理原始灯光谱获得新的灯光谱，避 免光源重复性较差、光谱数据跳动大的缺陷，提高灯光谱的准确性，消除光源对测量结果的 影响，将光源处理后的数据再进行算法运算，减小浓度测量结果的跳动，保证S02和NO浓度 测量值稳定。
[0028] 本实施例中，所述非吸收紫外波段为240-270nm ;在240-270nm波段内，S02和N0 均步吸收此波段内的光，避免S02和NO吸收对光谱数据处理造成干扰，保证处理过程的准 确性。
[0029] 本实施例中，步骤a中，在非吸收紫外波段内选取三个波峰点，分别记为Lamp_ Peakl、Lamp_Peak2和Lamp_Peak3,并对这三个点的光谱强度求和，记为Sum_Lamp_Peak ;步 骤b中，在吸收光谱IabsOTb中取出分别对应频率的三个波峰点，记为absorb_Peakl、absorb_ Peak2和absorb_Peak3,计算吸收光谱中这三个点的光强和，记为Sum_absorb_Peak，则步 骤c中，K = Sum_absorb_Peak/Sum_Lamp_Peak ;选择三个波峰点能够避免单个波峰点不稳 定造成误差，提高原始灯光谱处理结果的稳定性，提高浓度测量的稳定性，并且运算简单， 处理响应快。
[0030] 如图2所示，可以看出，经本发明中光谱数据处理方法处理后，光学厚度数据有效 减小了的波动性（其中光学厚度等于1η(Ι。/〗），I。为初始光强，I烟气吸收后的光强），利 于基于D0AS算法和最小二乘法求得的S02和Ν0浓度测量结果的稳定性。
[0031] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，其特征在于： a. 存储一组原始的灯光谱Ilanip，在一非吸收紫外波段内选取至少一个波峰点，记为 Lamp-Peak ; b. 取吸收光谱Iab_b，在吸收光谱IabsOTb中取出步骤a中Lamp_Peak对应频率的波峰点 absorb-Peak ; C.利用下式求得比例系数K : K = absorb_Peak/Lamp_Peak ； d. 修正灯光谱IlaBp，将原始的灯光普Ilanip中的每一个点的光强值乘以系数K，求得新的 灯光谱e. 将新的灯光谱、和吸收光谱Iabscffb代入DOAS运算中，求得烟气中S02和NO 的浓度值； 其中，非吸收紫外波段表示S02和NO均不吸收此波段内的光。2. 根据权利要求1所述的基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，其特征在于：所述非吸 收紫外波段为240-270nm。3. 根据权利要求1所述的基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，其特征在于：步骤a中， 在非吸收紫外波段内选取三个波峰点，分别记为Lamp_Peakl、Lamp_Peak2和Lamp_Peak3， 并对这三个点的光谱强度求和，记为Sum_Lamp_Peak ;步骤b中，在吸收光谱IabsOTb中取出分 别对应频率的三个波峰点，记为absorb_Peakl、absorb_Peak2和absorb_Peak3,计算吸收 光谱中这三个点的光强和，记为Sum_absorb_Peak，则步骤c中，K = Sum_absorb_Peak/Sum_ Lamp_Peak〇
【专利摘要】本发明公开了一种基于氙灯灯源的光谱数据处理方法，通过在非吸收紫外波段内，选取原始灯光谱的波峰点Lamp_Peak，并与在吸收光谱的对应频率选取波峰点absorb_Peak联立求出比例系数K，利用出比例系数K处理原始灯光谱获得新的灯光谱，避免光源重复性较差、光谱数据跳动大的缺陷，提高灯光谱的准确性，消除光源对测量结果的影响，将光源处理后的数据再进行算法运算，减小浓度测量结果的跳动，保证SO2和NO浓度测量值稳定。
【IPC分类】G01N21/33, G01N15/06
【公开号】CN105352866
【申请号】CN201510930370
【发明人】王菁, 甄长飞
【申请人】重庆川仪自动化股份有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月14日