技术特征：
1.一种基于分立光学池组的气体分析装置，其特征在于：包括：宽带光源，用于发射覆盖多组分气体吸收谱线的光束；可为紫外光源或红外光源；多面反射锥，用于反射宽带光源发射的光束；分立光学池组，包括n个独立分立光学池，其中一个参比光学池；探测器组，有不同波段截止膜系的透镜的光电探测器。2.根据权利要求1所述的一种基于分立光学池组的气体分析装置，其特征在于：所述宽带光源位于分立光学池组的空腔内，并位于多面发射椎的中轴线；其发射的发散光束可均匀的分布在多面反射锥的反射面上；所述宽带光源距离多面反射锥距离控制在1cm以内，使得在多面反射锥的反射面上形成的光斑直径控制在5～8mm内。3.根据权利要求1所述的一种基于分立光学池组的气体分析装置，其特征在于：所述多面反射锥可为三角棱、四面棱，及多面棱，可根据被测气体种类，以及背景气体干扰情况来设计；所述多面反射锥的反射面根据光源不同，可镀紫外增强膜，或者红外反射膜。4.根据权利要求1所述的一种基于分立光学池组的气体分析装置，其特征在于：所述分立光学池组，围绕多面反射锥设计的数个独立的光学池；光束通过多面反射椎的反射面入射到每个独立的光学池中，互不影响；光学池由两个平面镜、或多个平面镜组、或平面镜-凹面反射镜、或两个凹面反射镜组合而成，可形成多次反射，反射光程可设计在15cm～3.2m以内；入射光束在光学池中多次反射，最后通过带有波长截止的滤光膜透镜汇聚到光电探测器；分立光学池组包括一个参比光学池，主要为了消除光源波动及衰减导致测量偏差或强背景气体导致的吸收偏差。5.根据权利要求1所述的一种基于分立光学池组的气体分析装置，其特征在于：所述探测器组分布在分立光学池组的底板上，每个探测器可进行三维调节。6.根据权利要求1～5任意一项所述的一种基于分立光学池组的气体分析装置，其气体分析方法包括以下步骤：s1、建立多种被测气体分析模型，将不同浓度和不同种类的被测气体依次通入分析装置内，得到被测气体在n-1个独立分立光学池中的单位吸收信号合集，每个独立分立光学池中的吸收信号与参比光学池中的信号进行相除，获得差分吸收信号；根据不同种类气体和不同浓度对应的差分吸收信号构建映射关系，建立多种被测气体分析模型；s2、建立对应工况被测气体的标定矩阵，预估不同工况中被测气体的量程范围，并通入量程浓度的不同种类被测气体，基于s1已建立的气体分析模型，获得对应工况被测气体的标定矩阵；s3、被测气体浓度计算，获得n-1个独立分立光学池中不同被测气体混合叠加的差分吸收信号，基于s1建立的气体分析模型和s2获得的被测气体标定矩阵，基于主成分分析算法，可进而计算不同种类被测气体的浓度。7.根据权利要求6所述的气体分析方法，其特征在于：所述步骤s1中不同被测气体的单位吸收信号可表示为：
其中,σ
gas_q
为第q种气体，n
p,k
为被测气体在波长为λ
p,k
的单位吸收；λ
p,k
为带宽膜系对应的区间；k为紫外波段或红外波段的等分点数，p,q∈[1,n-1]。8.根据权利要求6所述的气体分析方法，其特征在于：所述步骤s1中差分吸收信号计算方法：其中，定义第n个分立光学池为参比光学池，a
n
，a
p
分别对应第n和p个分立光学池的信号，l
n
，l
p
分别对应第n和p个分立光学池有效光程长度。9.根据权利要求6所述的气体分析方法，其特征在于：所述步骤s2中的标定矩阵为：其中，z
f,e
为在不同分立光学池内对被测气体的标定系数，f,e∈[1,n-1]。10.根据权利要求6所述的气体分析方法，其特征在于：所述步骤s3中的n-1个独立分立光学池中不同被测气体混合叠加的差分吸收信号可表示为：其中γ
p
为被测气体的浓度。
技术总结
本发明提供了一种基于分立光学池组的气体分析装置及其气体分析方法，包括：宽带光源，发射覆盖多组分气体吸收谱线的光束；可为紫外光源或红外光源；多面反射锥，用于反射宽带光源发射的光束；分立光学池组，包括N个不同反射光程的分立光学池组合，其中一个参比光学池；探测器组，有不同波段截止的透镜的光电探测器。本发明创新性地采用多面反射锥对宽带光源的光束进行均匀分束，入射到由多个分立光学池的组合气体池中，实现了一种高集成度的多组分气体监测装置；同时，提出了一种基于分立光学池组的多组分气体分析方法，通过构建多种气体分析模型、建立标定矩阵，通过主成分分析算法实现无交叉干扰，宽浓度范围的多组分气体监测。测。测。
技术研发人员：王启胜 王立 赵秀萍
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：2022.02.28
技术公布日：2022/6/10