一种气体浓度检测方法、装置、介质及电子设备

本申请涉及气体检测，尤其涉及一种气体浓度检测方法、装置、介质及电子设备。

背景技术：

1、气体检测技术指的是基于气体分子对光子的选择吸收性，利用气体的吸收光谱来反演气体的浓度的技术，可以应用在环境监测、安全监测、工业生产等领域。例如，通过气体检测技术对大气中的温室气体进行检测，辨别温室气体的排放来源，为环境变化研究提供依据。

2、离轴积分腔输出光谱技术是一种常用的气体检测技术，其具有高灵敏度、高选择性和可实时在线检测等优点。采用离轴积分腔输出光谱技术来进行气体浓度反演时，可以通过函数发生器对激光器加载扫描信号，激光器输出的激光扫描信号通过光学谐振腔后被采集器采集。采集的信号通过voigt线型函数进行拟合，得到吸收光谱。

3、但是，voigt线型函数是关于中心频率对称的函数，不考虑频率的影响。采用voigt线型函数时通常假设光学谐振腔的特征频率远高于吸收信号的最高频率分量，光学谐振腔对吸收信号不起低通滤波作用。但实际上，激光器上加载扫描信号进行激光扫描时，光学谐振腔内的激光存在多个频率，随着频率的增加，拟合精度减小。

技术实现思路

1、本申请提供一种气体浓度检测方法及装置，能够降低气体浓度反演时的误差。

2、第一方面，本申请提供一种气体浓度检测方法，包括：采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，确定透射光强函数，所述透射光强函数用于表示透射光强随时间的变化；基于所述透射光强函数和所述光学谐振腔的入射光强，对所述光学谐振腔内的介质进行拟合，得到所述介质的吸收光谱；根据所述吸收光谱反演出所述介质的气体浓度。

3、在一种示例性的实施方式中，所述基于所述透射光强函数和所述光学谐振腔的入射光强，对所述光学谐振腔内的介质进行拟合，得到所述介质的吸收光谱，包括：采用二阶多项式拟合得到所述光学谐振腔的入射光强；基于所述入射光强与所述透射光强函数，确定所述光学谐振腔内所述介质的吸收光谱。

4、在一种示例性的实施方式中，所述基于所述入射光强与所述透射光强函数，确定所述光学谐振腔内所述介质的吸收光谱，包括：基于所述入射光强与所述透射光强确定所述介质的吸收系数；采用目标拟合函数对所述吸收系数进行拟合，得到所述介质的吸收光谱。

5、在一种示例性的实施方式中，所述采用目标拟合函数对所述吸收系数进行拟合之前，还包括：根据所述透射光强与所述入射光强，确定所述吸收系数的第一峰值；基于预设的初始拟合函数对所述吸收系数进行拟合，得到拟合后的吸收系数的第二峰值；根据所述第一峰值与所述第二峰值之间的差异，对所述初始拟合函数进行调整，得到目标拟合函数。

6、在一种示例性的实施方式中，所述采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，确定透射光强函数，包括：确定所述入射光强的入射光强函数，所述入射光强函数用于表示所述入射光强随时间的变化；根据所述光学谐振腔的透射率以及所述入射光强函数，确定所述透射光强函数。

7、采用本方案，通过采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，来确定透射光强随时间变化的函数。该透射光强函数考虑了光的频率变化，随着频率的变化，光强也随之变化。基于该透射光强函数来拟合吸收光谱时，可以提高吸收光谱在不同频率下的拟合精度，提高吸收光谱拟合的准确性，从而减小反演浓度的误差，提高反演浓度的准确性。

8、第二方面，本申请提供一种气体浓度检测装置，包括：信号采集模块，用于采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，确定透射光强函数，所述透射光强函数用于表示透射光强随时间的变化；信号拟合模块，用于基于所述透射光强函数和所述光学谐振腔的入射光强，对所述光学谐振腔内的介质进行拟合，得到所述介质的吸收光谱；浓度反演模块，用于根据所述吸收光谱反演出所述介质的气体浓度。

9、第三方面，本申请提供一种电子设备，该电子设备包括存储器、一个或多个处理器。其中，该存储器中存储有一个或多个计算机程序，计算机程序包括指令，当该指令被处理器执行时，可使得电子设备执行如第一方面中的气体浓度检测方法。

10、第四方面，本申请提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质中存储有指令，当该指令在电子设备上运行时，使得电子设备执行如第一方面中的气体浓度检测方法。

11、第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在电子设备上运行时，使得该电子设备执行如第一方面所述的气体浓度检测方法。

12、可以理解地，上述提供的气体浓度检测装置、电子设备、计算机可读介质、计算机程序产品所能达到的有益效果，可参考第一方面中的有益效果，此处不再赘述。

技术特征：

1.一种气体浓度检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于，所述基于所述透射光强函数和所述光学谐振腔的入射光强，对所述光学谐振腔内的介质进行拟合，得到所述介质的吸收光谱，包括：

3.根据权利要求2所述的气体浓度检测方法，其特征在于，所述基于所述入射光强与所述透射光强函数，确定所述光学谐振腔内所述介质的吸收光谱，包括：

4.根据权利要求3所述的气体浓度检测方法，其特征在于，所述采用目标拟合函数对所述吸收系数进行拟合之前，还包括：

5.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于，所述采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，确定透射光强函数，包括：

6.一种气体浓度检测装置，其特征在于，包括：

7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有一个或多个计算机程序，所述一个或多个计算机程序包括指令，当所述指令被所述电子设备执行时，使得所述电子设备执行权利要求1-5中任一项所述的气体浓度检测方法。

技术总结
一种气体浓度检测方法、装置、介质及电子设备，涉及气体检测技术领域，能够降低气体浓度检测的误差。该方法包括采集从光学谐振腔透射出来的透射光强，确定透射光强函数，所述透射光强函数用于表示透射光强随时间的变化；基于所述透射光强函数和所述光学谐振腔的入射光强，对所述光学谐振腔内的介质进行拟合，得到所述介质的吸收光谱；根据所述吸收光谱反演出所述介质的气体浓度。

技术研发人员：徐时清,毛至帅,王坤阳,田颖,张军杰
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14