一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法与流程

本发明涉及光谱技术领域，特别是涉及一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法。

背景技术：

光谱仪是以光电探测器检测谱线对应波长位置及强度的装置，是紫外差分吸收谱技术等光谱吸收技术仪器的核心部件。随着国家对烟气排放标准的不断提高，现有的红外分析仪器和常规的紫外差分吸收光谱技术已经很难满足烟气分析的低检测限、高灵敏度和高分辨率等要求，这对需要长时间连续运行紫外差分吸收光谱分析仪器核心部件一光谱仪的波长稳定性提出了更高的要求。另外，随着长时间的运行、以及现场中伴随有不同强度的振动和环境温度的变化，这种机械振动和环境温度变化都会导致光谱仪的波长漂移，进而会造成仪器测量数据的偏差。因此如何实时消除波长漂移导致的测量误差，是进一步提升仪器性能的重要环节。

然而，光谱仪均没有自动校准波长的功能，且光谱仪厂商提供的波长校准方法是通过示灯或其他特征光源对光谱仪进行校准，这些方法均较为繁琐，需要将光谱仪拆出，但一旦拆出分析仪就停止工作，这对于连续监测仪器是不允许的。另外，拆出光谱仪就涉及到重装光谱仪，对于连续监测仪器，一旦涉及到零件的重装，就有可能导致原先的系统校准不再适用于重装后的系统，这对于系统维护人员是一个很大的工作量。

另外，当前的波长漂移的补偿方法均需要通入SO₂标准气体，同时，需要在特定的实验条件下进行补偿，不能够根据当前的波长漂移情况，实时进行补偿。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法，用于解决现有技术光谱仪工作过程中波长发生漂移，需要特定环境才能进行波长补偿，无法实时监测波长漂移对波长进行补偿的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法，包括：

步骤1，通入氮气，采集氙灯光谱的灯光谱数据，其中，所述灯光谱数据为氙灯光谱在不同波长所对应的光谱特征；

步骤2，在所述灯光谱数据中，靠近一氧化氮的吸收波段选取一个波峰点，标记为第一预设波峰点，靠近二氧化硫吸收波段选取另一个波峰点，标记为第二预设波峰点；

步骤3，将采集的光谱特征保存到吸收光谱数据，其中，在第一预设波峰点附近选择多个波峰点为一氧化氮吸收波峰点，在第二预设波峰点附近选择多个波峰点为二氧化硫吸收波峰点；

步骤4，对比一氧化氮和/或二氧化硫在各自吸收光谱数据中预设波峰点与吸收波峰点波峰位置，根据对比结果判断波长是否存在漂移；

步骤5，当波长存在漂移时，根据波长漂移方向平移吸收光谱数据，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止。

如上所述，本发明的基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法，具有以下有益效果：

本发明中的光谱仪在使用过程中，实时监测光谱仪波长，当检测到光谱仪发生波长漂移时，通过平移调节波长的方向对所述波长进行补偿，达到实时动态的对波长进行补偿，以克服因波长漂移而带来的测量误差，大大提高了仪器的测量精度。另外，该波长补偿时，不需要特定的环境，不需要通入二氧化硫等标准气体，提高了波长的补偿效率。

附图说明

图1显示为本发明提供一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法流程图；

图2显示为本发明提供的基于氙灯光谱的光谱特征图；

图3显示为本发明提供的一氧化氮的计算段内的波长漂移图；

图4显示为本发明提供的二氧化硫的计算段内的波长漂移图；

图5显示为发明提供的一氧化氮的计算段内的波长补偿图；

图6显示为本发明提供的二氧化硫的计算段内的波长补偿图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本发明提供一种基于氙灯光谱的波长漂移的补偿方法，包括：

步骤1，通入氮气，采集氙灯光谱的灯光谱数据，其中，所述灯光谱数据为氙灯光谱在不同波长所对应的光谱特征；

参照图2所示，为本发明提供的基于氙灯光谱的光谱特征图，其对应的波长范围为150～450nm，其中，横坐标表示为波长，纵坐标表示为光强，该图中的光谱特征为氙灯的光谱数据。

步骤2，在所述灯光谱数据中，靠近一氧化氮的吸收波段选取一个波峰点，标记为第一预设波峰点，靠近二氧化硫吸收波段选取另一个波峰点，标记为第二预设波峰点；

具体地，其中，所述一氧化氮的吸收波段为200～230nm，所述二氧化硫吸收波段为280～310nm，优选地，所述第一波峰点对应的波长为229nm，所述第二波峰点对应的波长为315nm。其中，第一预设波峰点为对应曲线的最大振幅的波峰点，第二预设波峰点为对应曲线的最大振幅的波峰点，选取的二氧化硫与一氧化氮各自对应的测量段距离波长相距较远，从而选取两个预设测量波峰点不会相互影响，以便提高测量精度，同样选取的预设波峰点分别对应二氧化硫与一氧化氮的吸收很弱，不会影响到波峰位置的变化。

参照图3、图4，分别提供一氧化氮的计算段内的波长漂移图、二氧化硫的计算段内的波长漂移图，其中，图3与图4中的波长的光强幅度并未删减，但在水平上波长发生漂移，即波峰波谷的位置对应不起来，造成原来对应的波峰点位置移位到其它波长点，给光谱仪的测量带来了误差。

步骤3，将采集的光谱特征保存到吸收光谱数据，其中，在第一预设波峰点附近选择多个波峰点为一氧化氮吸收波峰点，在第二预设波峰点附近选择多个波峰点为二氧化硫吸收波峰点；

具体地，在吸收光谱数据中，以第一预设波峰点所对应的位置为准，在其左右各选多个波峰点作为一氧化氮吸收波峰点；

在吸收光谱数据中，以第二预设波峰点所对应的位置为准，在其左右各选多个波峰点作为二氧化硫吸收波峰点。

其中，所述多个波峰点数目为5～10个，当波长同时设置多个波峰点时，多个几个波峰点同时对应比较，可防止波峰点间的偶然事情，提高了监测的准确率。

步骤4，对比一氧化氮和/或二氧化硫在各自吸收光谱数据中预设波峰点与吸收波峰点波峰位置，根据对比结果判断波长是否存在漂移；

具体地，通过以下两种方式的组合或任意一种方式均可判断吸收光谱中波长是否发生了漂移。

第一种：

对比一氧化氮的第一预设波峰点与一氧化氮吸收波峰点在吸收光谱数据中波峰位置；当第一预设波峰点与一氧化氮吸收波峰点所对应的波峰位置相同时，则波长未漂移；当第一预设波峰点与一氧化氮吸收波峰点所对应的波峰位置不同时，则波长漂移。

第二种：

对比二氧化硫的第二预设波峰点与二氧化硫吸收波峰点在吸收光谱数据中波峰位置；当第二预设波峰点与二氧化硫吸收波峰点所对应的波峰位置相同时，则波长未漂移；当第二预设波峰点与二氧化硫吸收波峰点所对应的波峰位置不同时，则波长漂移。

在本实施例中，通过针对预设波峰点与吸收波峰点的波峰位置进行比较，因为光谱仪在短波长时漂移大，长波长时反而漂移小，同时，选取的波峰点对应的波长位置对于二氧化硫与一氧化氮的吸收均很弱，分别在灯光谱数据与吸收光谱数据中对应比较，按照预设波峰点与吸收波峰点位置进行比较，其中，以预设波峰点为起点，分别向其两侧方向进行峰对峰对比，如果相对于原来的灯光谱数据中光谱的波峰发生移位，不是原来对应的波长点时，则表示此时该波长发生了漂移，如果相对于原来的光谱的波峰位置不变，则表示该波长没有漂移。

同时，不需要将光谱仪拆出，在光谱仪工作时，通过测量几个波峰点位置是否发生变化，判断波长是否发生漂移，提高了监控效率。

步骤5，当波长存在漂移时，根据波长漂移方向平移吸收光谱数据，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止。

分别对应上述第一种：

当第一预设波峰点大于一氧化氮吸收波峰点所对应的波峰位置时，对比灯光谱数据将吸收光谱向长波长方向平移，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止；当第一预设波峰点小于一氧化氮吸收波峰点所对应的波峰位置时，对比灯光谱数据将吸收光谱向短波长方向平移，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止。

在本实施例中，请参阅图5，为发明提供的一氧化氮的计算段内的波长补偿图，在出现波长漂移时，采用上述方式对波长进行补偿，参照对比原来的图3，可以判断波长200～230nm内各个波峰点在吸收一氧化氮后的位置，经过补偿，没有漂移现象。

分别对应上述的第二种：

当第二预设波峰点大于二氧化硫吸收波峰点所对应的波峰位置时，对比灯光谱数据将吸收光谱向长波长方向平移，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止；当第二预设波峰点小于吸二氧化硫吸收波峰点所对应的波峰位置时，对比灯光谱数据将吸收光谱向短波长方向平移，直到吸收光谱数据与灯光谱数据的波长相同为止。

请参阅图6，为本发明提供的二氧化硫的计算段内的波长补偿图，在出现波长漂移时，采用上述方式对波长进行补偿，参照对比原来的图4，可以判断波长280～320nm内各个波峰点在吸收二氧化硫后的位置，经过补偿，没有漂移现象。

综上所述，本发明的光谱仪在使用过程中，实时监测光谱仪波长，当检测到光谱仪发生波长漂移时，通过平移调节波长的方向对所述波长进行补偿，达到实时动态的对波长进行补偿，以克服因波长漂移而带来的测量误差，大大提高了仪器的测量精度。另外，该波长补偿时，不需要特定的环境，不需要通入二氧化硫等标准气体，提高了波长的补偿效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。