专利名称：一种气体浓度检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本申请涉及激光气体分析仪技术领域，特别是涉及一种气体浓度检测方法及装置。
背景技术：
激光气体分析仪主要用于检测待测气体浓度。在工业生产中激光气体分析仪主要应用于痕量气体成分的检测，可以为研究大气中污染气体形成的机理和条件、大气中污染气体对生态环境的危害和对全球环境变化的影响提供独特的技术手段和新型的研究平台。激光分析仪主要基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode LaserAbsorption Spectroscopy, TDLAS)技术实现,TDLAS技术是光谱吸收技术的一种，该技术是通过气体分子“选频”吸收特定波长的激光的原理测量气体浓度的一种方法。具体来说，半导体激光器发射出的特定波长的激光束穿过待测气体时，待测气体对激光束进行吸收，导致激光强度产生衰减，激光强度的衰减与待测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得待测气体的浓度。基于TDLAS技术设计的激光气体分析仪主要是依据
权利要求
1.一种气体浓度检测方法，其特征在于，包括: 拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线； 获取待测气体的压强检测值； 拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数； 获取所述待测气体的温度检测值； 计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线，包括: 根据
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，包括: 判断所述压强检测值是否位于预先设置的低压范围内或预先设置的高压范围内； 当所述压强检测值位于所述预先设置的低压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲线函数为:f (x) =-2.871X10_9x6+8.104X 10_6x5_0.009635x4+6.235x3-2335x2+5.094 X 105x -5.388X 107，其中，X为温度值； 当所述压强检测值位于所述预先设置的高压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲面函数为: f (x) =-92.76x2+29.05x22+30.97x12x22-48.27x1x22+0.14x23-0.04x13x23-0.24x1x23+23.96x3I X2 +0.16Xl2x23-8.95Xi3x22-0.00006x24-0.000002Xi4x24+0.000099Xix24-7.(Mx2X14 -0.000063Xl2x24+0.99Xi4x22+0.000018Xi3x24+0.0046Xi4x23，其中，X1 为压强值，x2 为温度值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，包括: 判断所述压强检测值是否位于所述预先设置的低压范围内； 当所述压强检测值位于所述预先设置的低压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲线函数为:f (x) =-2.871X 10-9x6+8.104X 10_6x5_0.009635x4+6.235x3-2335x2+5.094 X 105x -5.388X 107，其中，X为温度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，包括: 判断所述压强检测值是否位于所述预先设置的高压范围内； 当所述压强检测值位于所述预先设置的高压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲面函数为: f (X) =-92.76x2+29.05x22+30.97x12x22-48.27x1x22+0.14x23-0.04x13x23-0.24x1x23+23.96x3I X2 +0.16Xl2x23-8.95Xi3x22-0.00006x24-0.000002Xi4x24+0.000099Xix24-7.(Mx2X14 -0.000063Xl2x24+0.99Xi4x22+0.000018Xi3x24+0.0046Xi4x23，其中，X1 为压强值，x2 为温度值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度，包括: 利用所述温度检测值和所述压强检测值，结合所述吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，确定所述待测气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值； 根据已知气体浓度表达式计算气体浓度表达式； 获取所述待测气体的二次谐波最大值； 利用已知的标定气体的浓度、已知的标定气体的压强、已知的标定气体的二次谐波最大值、已知的标定气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值、所述待测气体的压强、所述待测气体的二次谐波最大值和所述待测气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值，结合气体浓度表达式计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度。
7.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括第一拟合单元、第一获取单元、第二拟合单元、第二获取单元、计算单元，其中， 所述第一拟合单元用于拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线； 所述第一获取单元用于获取待测气体的压强检测值； 所述第二拟合单元与所述第一获取单元相连接，用于拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数； 所述第二获取单元用于获取所述待测气体的温度检测值； 所述计算单元分别与所述第一获取单元、所述第二获取单元和所述第二拟合单元相连接，用于计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二拟合单元包括:判断单元和函数确定单元，其中， 所述判断单元与所述第一获取单元相连接，用于判断所述压强检测值是否位于所述预先设置的低压范围内或所述预先设置的高压范围内； 所述函数确定单元的一端与所述第一拟合单元相连接，另一端与所述判断单元相连接，当所述压强检测值位于所述预先设置的低压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲线函数为:f (x) =-2.871X10_9x6+8.104X 10_6x5_0.009635x4+6.235x3-2335x2+5.094 X 105x -5.388X 107，其中，X为温度值； 当所述压强检测值位于所述预先设置的高压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲面函数为: f (x) =-92.76x2+29.05x22+30.97x12x22-48.27x1x22+0.14x23-0.04x13x23-0.24x1x23+23.96x3I X2+0.16Xl2x23-8.95Xi3x22-0.00006x24-0.000002Xi4x24+0.000099Xix24-7.(Mx2X14-0.000063Xl2x24+0.99Xi4x22+0.000018Χι3χ24+0.0046Xi4x23，其中，X1 为压强值，x2 为温度值。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括:导数计算单元、表达式计算单元、获取单元和气体浓度计算单元，其中， 所述导数计算单元分别与所述第一获取单元、第二获取单元和函数确定单元相连接，用于利用所述温度检测值和所述压强检测值，结合所述吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，确定所述待测气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值； 表达式计算单元用于根据已知气体浓度表达式计算气体浓度表达式； 所述获取单元用于获取所述待测气体的二次谐波最大值； 所述气体浓度计算单元分别与导数计算单元、表达式计算单元、获取单元和第一获取单元相连接，用于利用已知的标定气体的浓度、已知的标定气体的压强、已知的标定气体的二次谐波最大值、已知的标定气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值、所述待测气体的压强、所述待测气体的二次谐波最大值和所述待测气体的吸收系数谱线线型二阶导数最大值，结合所述气体浓度表达式计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度。
全文摘要
本申请提供的一种气体浓度检测方法及装置，该方法首先拟合出不同温度压强条件下的吸收系数曲线，然后获取待测气体的压强检测值，并根据压强检测值拟合该压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，接着获取待测气体的温度检测值，最后根据待测气体的温度检测值、压强检测值和压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，结合已知的气体浓度表达式计算温度检测值和压强检测值对应的待测气体的气体浓度，使得在测量待测气体的气体浓度时，对气体浓度算法进行温度压力补偿，从而保证气体浓度的测量精度。
文档编号G01N21/39GK103076302SQ20121059182
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月30日 优先权日2012年12月30日
发明者黄鸿, 黄云彪, 王洪涛, 张永鹏 申请人:重庆川仪自动化股份有限公司