专利名称：用于红外气体分析仪的气体检测方法
技术领域：
本发明涉及红外气体分析仪，尤其涉及用于该红外气体分析仪的气体检测方法。
背景技术：
由于大多数气体分子的振动和转动光谱都在红外波段，当入射红外辐射的频率与 分子的振动转动特征频率相同时，红外辐射就会被气体分子所吸收，引起辐射强度的衰减。 红外气体分析仪就是利用这种气体分子对红外辐射吸收的原理而制成，具有测量精度高， 速度快以及能连续测定等特点，广泛应用于石油化工、冶金、机械加工、制药、生化、环境保 护、质量监测、水泥等领域和汽车工业(发动机性能监测系统)、高纯气体的品质检验，也可 以应用于实验室气体分析。但是，目前根据红外分析仪所测量的得到的流量差信号计算得 到的被测气体中量测对象成分的浓度准确性并不高，这是由于红外气体分析仪在测量过程 中测量环境可能会发生变化，从而使得硬件上产生漂移误差，最终造成测量结果不可靠。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的气体检测结果准确性较低的缺陷，提供一种具有较 高准确性的气体检测方法。本发明实施例是这样实现的。一种用于红外气体分析仪的气体检测方法，包括以下步骤
采集所述红外气体分析仪测量得到的流量差信号并对其进行模数转换，得到数字的流
量差信号；
对流量差信号依次进行数字滤波、温度补偿、压力补偿处理，以分别去除被测气体中干 扰成分气体、环境温度以及气压的干扰，得到流量差信号；
按照比尔定律，对处理后的流量差信号进行非线性处理，计算得到被测气体中量测对 象成分的浓度值。其中，在对流量差信号进行数字滤波处理时，采用对流量差信号波形的面积进行 多次累加的方式来实现。其中， 对所 述流量 差信号 进行温度补偿的方法如下。预先通过采集在环境温度变化过程中所述红外气体分析仪的测量数据的变化，拟 合出测量数据变化对应环境温度变化的温度补偿曲线。在实际测量过程中，实时检测环境温度的变化，根据温度补偿曲线对所述流量差 信号进行补偿。其中，对所述流量差信号进行气压补偿的方法如下。预先通过采集在所述红外气体分析仪的样气室内气压变化过程中所述红外气体 分析仪的测量数据的变化，拟合出测量数据变化对应气压变化的气压补偿曲线。在实际测量过程中，实时检测红外气体分析仪的样气室内气压变化，根据气压补偿曲线对所述流量差信号进行补偿。本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于
1)本发明对气体分析仪测量得到的流量差信号进行了数字滤波、温度补偿以及压力补 偿，可有效去除被测气体中干扰成分气体、环境温度以及红外气体分析仪内气压变化的干 扰，补偿了硬件上的漂移误差，为计算得到较高准确性的被测气体中量测对象成分的浓度 值奠定了基础。2)本发明在数字滤波时采用了新的面积法，可简捷有效地去除被测气体中的随机 噪声以得到真实信号，进一步提高了计算结果的准确性。
图1是本发明实施例中用于红外气体分析仪的气体检测方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。红外气体分析仪主要包括红外光源、样气室、红外检测室、传感器，红外检测室包 括前检测室和后检测室，传感器连接于前检测室和后检测室之间，且样气室和红外检测室 串联放置于红外光源的红外光路传播方向上。其工作原理为被测气体以一定流速从进气口充入样气室，吸收样气室中的红外 光中的部分波段后从出气口排出；之后部分波段被被测气体吸收后的红外光进入充满被测 气体的检测器，经前后检测室的不对称吸收产生流量差，由传感器捕获该流量差信号。对于传感器捕获到的流量差信号，由于在红外气体分析仪的测量过程中，不稳定 的环境温度、被测气体中夹杂的干扰成分气体以及红外气体分析仪内的气压变化都会对测 量过程产生不利影响，因而本发明采用以下方法进行分析计算，从传感器捕获到的流量差 信号中去除干扰，还原出原始的真实信号，进而最终计算得到准确的被测气体中量测对象 成分的浓度值，如图1所示，具体包括以下步骤。101、采集所述红外气体分析仪测量得到的流量差信号并对其进行模数转换，得到
数字的流量差信号。该步骤中，流量差信号是经过前置调理电路进行初步的低通滤波和信号放大处理 后，进入高精度的模数转换芯片进行模数转换，得到数字的流量差信号。102、对流量差信号进行数字滤波处理，以去除被测气体中干扰成分气体对红外气 体分析仪在测量过程中的干扰。该步骤具体为数字的流量差信号直接进入数字滤波器进行傅里叶变换，得到信 号的所有基频分量，通过去除信号中干扰气体组分所形成的基频分量，就可以得到更为纯 净的有用信号。该步骤中，在进行数字滤波处理时采用面积法来实现。由于随机噪声是呈高斯分 布的，通过对有用信号的多次累加，就可以有效去除这些随机噪声，本实施例采用面积法， 通过对有用信号波形的面积进行多次累加，可进一步提高有用信号的累加效果，因此可以更加简洁有效的去除随机噪声的影响。103、对流量差信号进行温度补偿处理，以去除环境温度对红外气体分析仪在测量 过程中的干扰。该步骤中，温度补偿处理主要用来补偿红外气体分析仪对于环境温度变化所引起 的测量误差(漂移)，主要方法为通过采集环境温度变化中红外气体分析仪测量数据的变 化，拟合出测量数据变化对应环境温度变化的补偿曲线，在实际测量过程中，通过实时检测 环境温度的变化把温度补偿曲线补偿到测量的数据，从而有效去除了环境温度对红外气体 分析仪在测量过程中的干扰。104、对流量差信号进行压力补偿处理，以去除红外气体分析仪内气压变化对红外 气体分析仪在测量过程中的干扰。压力补偿处理和温度补偿处理方法类似，针对的干扰因 素为样气室内气压的变化。105、按照比尔定律，对数字滤波、温度补偿及压力补偿处理后得到的流量差信号 进行非线性处理，计算得到被测气体中量测对象成分的浓度值。由于流量差信号和浓度之间是确定的非线性关系，因此可以比较方便的根据比尔 定律计算出被测对象成分的浓度值。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于红外气体分析仪的气体检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤采集所述红外气体分析仪测量得到的流量差信号并对其进行模数转换，得到数字的流量差信号；对流量差信号依次进行数字滤波、温度补偿、压力补偿处理，以分别去除被测气体中干 扰成分气体、环境温度以及气压的干扰，得到流量差信号；按照比尔定律，对处理后的流量差信号进行非线性处理，计算得到被测气体中量测对 象成分的浓度值。
2.如权利要求1所述的用于红外气体分析仪的气体检测方法，其特征在于，在对流量 差信号进行数字滤波处理时，采用对流量差信号波形的面积进行多次累加的方式来实现。
3.如权利要求1所述的用于红外气体分析仪的气体检测方法，其特征在于，对所述流 量差信号进行温度补偿的方法为预先通过采集在环境温度变化过程中所述红外气体分析仪的测量数据的变化，拟合出 测量数据变化对应环境温度变化的温度补偿曲线；在实际测量过程中，实时检测环境温度的变化，根据温度补偿曲线对所述流量差信号 进行补偿。
4.如权利要求1所述的用于红外气体分析仪的气体检测方法，其特征在于，对所述流 量差信号而进行气压补偿的方法 为预先通过采集在所述红外气体分析仪的样气室内气压变化过程中所述红外气体分析 仪的测量数据的变化，拟合出测量数据变化对应气压变化的气压补偿曲线；在实际测量过程中，实时检测红外气体分析仪的样气室内气压变化，根据气压补偿曲 线对所述流量差信号进行补偿。
全文摘要
本发明公开了一种用于红外气体分析仪的气体检测方法，该方法包括以下步骤采集所述红外气体分析仪测量得到的流量差信号并对其进行模数转换，得到数字的流量差信号；对流量差信号依次进行数字滤波、温度补偿、压力补偿处理，以分别去除被测气体中干扰成分气体、环境温度以及气压的干扰，得到流量差信号；按照比尔定律，对处理后的流量差信号进行非线性处理，计算得到被测气体中量测对象成分的浓度值。采用本发明可有效去除被测气体中干扰成分气体、环境温度以及红外气体分析仪内气压的干扰，补偿了硬件上的漂移误差，最终计算得到较高准确性的被测气体中量测对象成分的浓度值。
文档编号G01N21/35GK102128806SQ20101060265
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者何任群, 刘武平, 刘荣祁, 周志斌, 尹彪, 曾永龙, 李明, 李海辉, 林伟华, 梁师伟, 王永红, 胡和娟, 赵占兵, 陈晔, 黄先锋, 黄宝进 申请人:深圳市赛宝伦计算机技术有限公司