气体分析仪的多目标气体分析方法、系统及可读介质与流程

本发明属于检测分析，具体涉及一种气体分析仪的多目标气体分析方法、系统及可读介质。

背景技术：

1、紫外可见光谱范围内存在许多气体分子吸收，有无机物成分，也有有机物成分。现有基于紫外可见吸收光谱技术的仪表通常能够测量三至四种组分，特殊情况下最多八种组分。在需要监测物质成分较多、而且需要对气体成分要求和浓度趋势进行分析的情况下，首先需要购买相应的标气，然后对仪表进行通气、获取相应气体的吸光度、配置相应的算法文件、调零和校准，来实现气体浓度反演。然而，在实际分析过程中，比如hono、cos等物质的标气通常难以购置，甚至有些成分浓度高的时候是液态成分、有些是剧毒、有些是需要有很高实验条件下配置的气体成分、还有一些气体成分快速分解的。因此，基于目前的紫外差分处理方法，通常只能对no、so2、no2、o3、ch2o等常规物质进行分析，很难判定全部物质的成分和浓度。

技术实现思路

1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种气体分析仪的多目标气体分析方法、系统及可读介质。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种气体分析仪的多目标气体分析方法，包括以下步骤：

4、s1、构建紫外可见波段存在吸收的 n种目标气体的光谱数据库；其中， n为大于1的整数；

5、s2、基于气体分析仪的仪器函数对光谱数据库的数据进行卷积，得到同分辨率下的基准吸光度数据；

6、s3、将待测气样输入气体分析仪进行检测，得到紫外可见目标波段的测量吸光度 a；

7、s4、根据预设步长在紫外可见目标波段内选取 m个波长位置点，根据同一组分在不同波长位置点的占比系数相同，将所有目标气体的基准吸光度及其对应的占比系数的乘积的总和作为理论吸光度 a*，建立基于测量吸光度与理论吸光度的差值的目标函数，并求解最小化目标函数，得到不同气体的占比系数；

8、s5、根据不同气体的占比系数及基准吸光度拟合得到不同气体的浓度。

9、作为优选方案，所述步骤s2中，根据目标气体的最大吸收峰对应的波长选取其邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线的线状光谱作为仪器函数；

10、若邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线有两根，则以两根汞灯谱线的中点作为分界点分为两个波段，分别以各自波段对应的汞灯谱线的线状光谱作为仪器函数。

11、作为优选方案，所述步骤s4中， m个波长位置点的波长依次为 λ1、 λ2、…、 λ m，则所有波长位置点对应的吸光度矩阵为：

12、；

13、其中，为理论吸光度在波长 λ j处的吸收值， j∈[1， m]；为第 i种目标气体在波长 λ j处的基准吸光度，为第 i种目标气体的占比系数， i∈[1， n]；

14、令、，得到：

15、；

16、其中，为第 i种目标气体的基准吸光度。

17、作为优选方案，所述步骤s4中，目标函数的最小化为：。

18、作为优选方案，所述步骤s4，还包括以下步骤：

19、根据不同气体的占比系数构建主要成分判定系数，其中，为不同气体的占比系数中的最大值；

20、将主要成分判定系数大于或等于第一预设阈值的目标气体组分作为主要成分。

21、作为优选方案，所述步骤s4，还包括以下步骤：

22、重新构建吸光度；其中，若主要成分判定系数小于第一预设阈值，则主要成分判定系数赋值为零；

23、将构建吸光度与测量吸光度 a进行相关度分析 rr：

24、；

25、其中，为测量吸光度 a在波长 λ j处的吸收值、为测量吸光度 a在波长 λ1至 λ m处的吸收值的平均值、为构建吸光度在波长 λ j处的吸收值、为构建吸光度在波长 λ1至 λ m处的吸收值的平均值；

26、若 rr≥99.95%，则相关度满足目标要求。

27、作为优选方案，所述步骤s4，还包括以下步骤：

28、若 rr＜99.95%，则选取第 i种目标气体的基准吸光度在所有波长位置点的最大吸收峰，记录最大吸收峰对应的峰值 p i；还选取所有目标气体的基准吸光度在所有波长位置点的最小峰值 p min；

29、构建第 i种目标气体的吸光度比例系数；

30、构建微量干扰组分判定系数；

31、将微量干扰组分判定系数大于第二预设阈值、吸光度比例系数大于第三预设阈值且主要成分判定系数小于第一预设阈值的目标气体组分作为微量干扰组分。

32、作为优选方案，所述目标气体包括so2、no、no2、o3、hcho、nh3、h2s、c6h6、clo2、hono、o2、o4、h2o、h2s、cs2、cos、cl2、cocl2、c2h6s2、c8h8、ch4s、c2h6s、c3h9n中的至少两种。

33、本发明还提供一种气体分析仪的多目标气体分析系统，应用如上方案所述的多目标气体分析方法，多目标气体分析系统包括：

34、构建模块，用于构建紫外可见波段存在吸收的 n种目标气体的光谱数据库；

35、卷积模块，用于基于气体分析仪的仪器函数对光谱数据库的数据进行卷积，得到同分辨率下的基准吸光度数据；

36、检测模块，用于将待测气样输入气体分析仪进行检测，得到紫外可见目标波段的测量吸光度；

37、占比系数计算模块，用于根据预设步长在紫外可见目标波段内选取 m个波长位置点，根据同一组分在不同波长位置点的占比系数相同，将所有目标气体的基准吸光度及其对应的占比系数的乘积的总和作为理论吸光度，建立基于测量吸光度与理论吸光度的差值的目标函数，并求解最小化目标函数，得到不同气体的占比系数；

38、拟合模块，用于根据不同气体的占比系数及基准吸光度拟合得到不同气体的浓度。

39、本发明还提供一种可读介质，所述可读介质中存储有指令，当指令在计算机上运行时，使得计算机执行如上任一项方案所述的多目标气体分析方法。

40、本发明与现有技术相比，有益效果是：

41、（1）本发明无需购置标气对气体分析仪进行标定，只需获取现有的标气的标准谱图即可，即可实现对目标气体的检测分析；

42、（2）本发明采用汞灯的汞灯谱线作为气体分析仪的仪器函数进行卷积，实现分辨率的转换，方便快捷；

43、（3）本发明能够进行主要成分以及微量干扰组分的判别。