基于光谱分析的烟气浓度测量方法

文档序号:9808705阅读:854来源:国知局
基于光谱分析的烟气浓度测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气浓度测量领域,具体涉及一种基于光谱分析的烟气浓度测量方法。
【背景技术】
[0002]对烟气中的有害气体进行监测是环保工作的一个重要方面,当前的烟气监测技术主要分为现代化学测量技术和光谱测量技术,差分吸收光谱技术(DOAS,DifferentialOptical Absorpt1n Spectroscopy)作为光谱测量技术的代表,由于其测量原理简单,响应速度快,可以实现气体的实时在线监测等优点,其广泛的用于烟气浓度的在线监测中,比如用于测量烟气中S02和NO的气体浓度;基于DOAS的气体浓度测量方法,在长光程高浓度的气体测量上已经取得了很大成果,但是对于低浓度、短光程的气体浓度测量,由于检测信号的信噪比低,其测量结果的误差大,在现有技术中,要提高低浓度气体的测量精度,可以通过增大光程或者使用高精度的光谱仪,但是这样又会带来成本的增加。
[0003]因此,为解决以上问题,需要一种基于光谱分析的烟气浓度测量方法,能够降低测量设备成本的同时保证短光程下对低浓度的气体具有较高的测量精度。

【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,提供基于光谱分析的烟气浓度测量方法,能够降低测量设备成本的同时保证短光程下对低浓度的气体具有较高的测量精度。
[0005]本发明的基于光谱分析的烟气浓度测量方法,包括如下步骤:
[0006]a.在第一紫外波段内,获得S02差分吸收截面,通过DOAS算法和最小二乘法获得仪器S02浓度值,用实际标准S02浓度值标定仪器S02浓度值,建立实际S02浓度值与仪器S02浓度值之间的线性关系;
[0007]b.在第二紫外波段内,获得S02和NO混合气体总的差分光学厚度,根据步骤a中的实际S02浓度值计算在第二紫外波段内S02的差分光学厚度,用总的差分光学厚度减去得到在第二紫外波段内NO的差分光学厚度。
[0008]c.在所述第二紫外波段内,获得NO差分吸收截面并结合步骤b中的NO的差分光学厚度,通过DOAS算法和最小二乘法计算仪器NO浓度值,利用实际标准NO浓度值标定仪器NO浓度值,建立实际NO浓度值与仪器NO浓度值之间的线性关系;
[0009]其中,所述第一紫外波段内的光S02能吸收而NO不能吸收,所述第二紫外波段内光S02和NO均能吸收。
[0010]进一步,所述第一紫外波段位于波长在285nm—310nm内,所述第二紫外波段位于波长在200-230nm内。
[0011]进一步,其中步骤a和步骤c中,实际S02浓度值和实际NO浓度值均采用两点标定后分别根据各自对应的仪器S02浓度值和仪器NO浓度值求得。
[0012]进一步,其中步骤a和c中获得S02和NO的差分吸收截面的方法为:从HITRAN数据库调取对应吸收截面数据,并对吸收截面数据进行低阶拟合,获得吸收截面数据的低频部分数据,将吸收截面数据减去低频部分数据得到对应差分吸收截面数据。
[0013]进一步,其中步骤b中,获得总的差分光学厚度方法为:在第一紫外波段内,根据零点光谱和吸收光谱获得总的光学厚度,对总的光学厚度进行低阶拟合获得低阶拟合值,利用总的光学厚度减去低阶拟合值得到总的差分光学厚度;同理,在第二紫外波段内获得S02的差分光学厚度。
[0014]本发明的有益效果是:本发明公开的一种基于光谱分析的烟气浓度测量方法,通过将烟气的进行分波段处理,在第一紫外波段内反演仪器S02浓度值,并利用实际标准S02浓度值标定仪器S02浓度值而获得精确的实际S02浓度值,进而将实际S02浓度值带入在第二紫外波段内算出在第二紫外波段内S02差分光学厚度,算出NO差分光学厚度,结合第二紫外波段的NO差分光学厚度获得精确的实际NO浓度值,排除的了 S02与NO的相互干扰,提高了短光程、低浓度烟气中S02与NO浓度的测量精度,避免增大光程或者使用高精度的光谱仪,减低了设备成本。
【附图说明】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0016]图1为本发明中步骤a的计算流程图;
[0017]图2为本发明中步骤b的计算流程图;
[0018]图3为本发明中步骤c的计算流程图;
[0019]图4为使用本发明中的算法计算得的标准浓度为49ppm的S02浓度的测量值;
[0020]图5为使用本发明中的算法计算得的标准浓度为25ppm的NO浓度的测量值。
【具体实施方式】
[0021]图1为本发明的结构示意图,图1为本发明中步骤a的计算流程图,图2为本发明中步骤b的计算流程图,图3为本发明中步骤c的计算流程图,图4为使用本发明中的算法计算得的标准浓度为49ppm的S02浓度的测量值,图5为使用本发明中的算法计算得的标准浓度为25ppm的NO浓度的测量值,图4和图5的纵坐标表示浓度值且单位为ppm,横坐标表示测量次数;如图所示,本实施例中的基于光谱分析的烟气浓度测量方法,包括如下步骤:
[0022]a.在第一紫外波段内,获得S02差分吸收截面,通过DOAS算法和最小二乘法获得仪器S02浓度值,用实际标准S02浓度值标定仪器S02浓度值,建立实际S02浓度值与仪器S02浓度值之间的线性关系,其中通过DOAS算法和最小二乘法获得仪器S02浓度值为现有技术,在此不再赘述;
[0023]b.在第二紫外波段内,获得S02和NO混合气体总的差分光学厚度,根据步骤a中的实际S02浓度值计算在第二紫外波段内S02的差分光学厚度,用总的差分光学厚度减去得到在第二紫外波段内NO的差分光学厚度;光学厚度由灯光谱(或零点光谱,没有气体吸收的光谱或一般是指通氮气时的光谱)除以吸收光谱(有吸收气体时的光谱)获得(其中光学厚度等于ln(1/I),1为初始光强,I烟气吸收后的光强);在第二紫外波段
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