一种模块化傅里叶红外气体分析装置的制作方法

本发明涉及气体检测，尤其涉及一种模块化傅里叶红外气体分析装置。

背景技术：

1、光谱分析在分析化学领域占据重要地位。美国至今要求医药公司给食品与药品管理部门提供每种药品的红外光谱图，以证明药品成分与实际申报成分相符合。只是由于各种物质的特征光谱交叠严重，特别是所分析的目标物质具有相同基团的时候更是如此。所以很难区分，如果给出一张这几种气体的混合气的光谱图，则更加难于区分该混合气中含有哪些成分，以及各种气体的浓度。最初，由于计算机水平还较低，对光谱的识别只有非常有经验的技术人员才能做出合理的判别，因此，随着色谱仪、质谱仪的出现，光谱仪逐渐作为一种辅助仪器在生产、质检与科学研究中应用。虽然各种气体的光谱信号交叠严重，但不存在两种吸收光谱完全相同的物质，因此，只要成分不同，光谱总是有差异的，根据这些差异，总是可以区分出混合气体中含有哪些成分，各种成分的浓度时多少。目前，随着计算机技术、信号处理技术等的发展，这种可能已经变成了现实。傅里叶红外气体分析仪可以通过相关的气体分析技术，分析气体样本中的成分，从而实现对污染情况的检测。在相关技术中，傅里叶红外气体分析仪包括遥感式、便携式和车载式。

2、现有的傅里叶红外气体分析仪都是将待分析气体导入到自身容气池内进行红外信号采样进而根据光谱进行气体成分定量分析，其存在以下问题：由于气体成分复杂，其有可能包含具有腐蚀性的气体从而对容气池产生破坏，同时，信号采样频率都是一成不变的导致检测结果和分析结果存在较大偏差，降低了数据的参考性和用户的体验感。

技术实现思路

1、针对上述所显示出来的问题，本发明提供了一种模块化傅里叶红外气体分析装置用以解决背景技术中提到的由于气体成分复杂，其有可能包含具有腐蚀性的气体从而对容气池产生破坏，同时，信号采样频率都是一成不变的导致检测结果和分析结果存在较大偏差，降低了数据的参考性和用户的体验感的问题。

2、一种模块化傅里叶红外气体分析装置，该装置包括：

3、分析模块，用于对目标混合气体进行视图分析，根据分析结果鉴定目标混合气体中是否存在腐蚀性气体，获取鉴定结果；

4、选择模块，用于根据鉴定结果选择目标混合气体的导入气室，其中，导入气室包括：普通材料单程气室和防腐材料单程气室；

5、设置模块，用于检测目标混合气体的当前湿度数据，根据当前湿度数据设置红外传感器的目标信号采样频率；

6、采样分析模块，用于根据目标信号采样频率控制红外传感器对导入单程气室内的目标混合气体进行气体采样，根据采样信号对目标混合气体的气体成分和浓度进行定量分析。

7、优选的，所述分析模块，包括：

8、采集子模块，用于采集目标混合气体在装载物体内的空间三维图像，根据空间三维图像生成多视图图像；

9、分析子模块，用于根据多视图图像对装载物体内壁进行纹理分析，获取纹理分析结果；

10、鉴定子模块，用于根据纹理分析结果确定装载物体内壁的完整度，根据完整度鉴定目标混合气体中是否存在腐蚀性气体，获取鉴定结果；

11、输出子模块，用于根据鉴定结果确定目标混合气体的存储介质并根据存储介质生成存储指令。

12、优选的，所述选择模块，包括：

13、第一确定子模块，用于根据鉴定结果确定目标混合气体的多种第一导入方式；

14、第一检测子模块，用于检测目标混合气体的挥发特性参数，根据挥发特性参数在多种第一导入方式中选择第二导入方式；

15、第二确定子模块，用于根据第二导入方式选择目标混合气体的导入气室。

16、优选的，设置模块，包括：

17、第二检测子模块，用于利用湿度传感器检测目标混合气体的当前湿度数据；

18、第三确定子模块，用于根据目标混合气体的当前湿度数据基于预设湿度-采样频率对照表确定在当前湿度下红外传感器的信号采样频率区间；

19、第一获取子模块，用于获取红外传感器的工作参数和配置信息，根据工作参数和配置信息在信号采样频率区间中选择红外传感器适配的目标信号采样频率；

20、设置子模块，用于基于目标信号采样频率对红外传感器进行采样频率设置。

21、优选的，所述采样分析模块，包括：

22、控制子模块，用于控制红外传感器以目标信号采样频率对导入单程气室内的目标混合气体进行气体采样，获取红外采样信号；

23、生成子模块，用于将所述红外采样信号进行傅里叶变换生成第一红外光谱；

24、校正子模块，用于对第一红外光谱光谱中的谱线进行校正，获取第二红外光谱；

25、定量分析子模块，用于基于第二红外光谱对目标混合气体的气体成分和浓度进行定量分析。

26、优选的，所述生成子模块，包括：

27、检测单元，用于检测所述红外采样信号中的多个信号频率；

28、对比单元，用于将多个信号频率和目标信号采样频率进行对比，根据对比结果获取红外采样信号中的干扰信号和噪声信号并将其进行剔除处理；

29、处理单元，用于将处理后的红外采样信号进行傅里叶变换处理获取频域信号；

30、生成单元，用于根据频率信号生成目标混合气体对应的第一红外光谱。

31、优选的，所述校正子模块，包括：

32、第一确定单元，用于确定红外传感器对于各种预设气体的红外吸光特性，同时，确定目标混合气体中的化学元素含量，根据化学元素含量预测出目标混合气体中存在的组分；

33、第二确定单元，用于根据红外吸光特性和目标混合气体中存在的组分确定第一红外光谱中的局部畸变谱线；

34、计算单元，用于根据局部畸变谱线的当前光谱值和目标混合气体中存在的组分的红外信号散射误差计算出部畸变谱线的标准光谱值；

35、第一获取单元，用于将局部畸变谱线的当前光谱值替换为标准光谱值，根据替换结果获取第二红外光谱。

36、优选的，所述定量分析子模块，包括：

37、第三确定单元，用于根据第二红外光谱和不同种气体的预设映射光谱对照表确定目标混合气体的气体成分；

38、提取单元，用于在第二红外光谱中分别提取每种气体成分的目标映射光谱；

39、第二获取单元，用于获取每种气体成分的目标映射光谱中的幅值变化情况，根据幅值变化情况构建每种气体成分在目标混合气体中的气体含量变化曲线，取变化曲线中峰值和谷值的平均值作为每种气体成分的气体含量；

40、第四确定单元，用于根据每种气体成分的目标映射光谱的光谱色深确定该种气体成分的浓度。

41、优选的，该装置通过如下方法实现，包括以下步骤：

42、对目标混合气体进行视图分析，根据分析结果鉴定目标混合气体中是否存在腐蚀性气体，获取鉴定结果；

43、根据鉴定结果选择目标混合气体的导入气室，其中，导入气室包括：普通材料单程气室和防腐材料单程气室；

44、检测目标混合气体的当前湿度数据，根据当前湿度数据设置红外传感器的目标信号采样频率；

45、根据目标信号采样频率控制红外传感器对导入单程气室内的目标混合气体进行气体采样，根据采样信号对目标混合气体的气体成分和浓度进行定量分析。

46、优选的，第二确定单元根据红外吸光特性和目标混合气体中存在的组分确定第一红外光谱中的局部畸变谱线，包括：

47、获取每个预设气体在固定面积内的扩散范围和光吸收度；

48、基于每个预设气体的红外吸光特性，通过该预设气体在固定面积内的扩散范围和光吸收度进行曲线拟合和最小二乘法分析确定每个预设气体的匹配函数；

49、根据目标混合气体中存在的组分确定在目标混合气体中概率存在的目标预设气体；

50、通过每个目标预设气体的目标匹配函数在第一红外光谱中匹配该目标预设气体的线谱阵列；

51、检测每个目标预设气体的线谱阵列的阵列信号，计算阵列信号中的相对时延向量；

52、根据每个目标预设气体的阵列信号的相对时延向量构建该目标预设气体的光谱阵列曲线；

53、根据每个目标预设气体的气体反应特性判断该目标预设气体的光谱阵列曲线是否合格；

54、将光谱阵列曲线合格的第一目标预设气体排除，筛选出光谱阵列曲线不合格的第二目标预设气体；

55、获取第二目标预设气体的频谱信号并对其进行傅里叶变换，获取频谱函数；

56、根据第二目标预设气体的频谱函数确定峰值谱线，根据峰值谱线确定第二目标预设气体的理想谐波次数；

57、将第二目标预设气体的理想谐波次数和实际谐波次数进行比较，若二者一致，确定第二目标预设气体的红外谱线为正常谱线，若二者不一致，确定第二目标预设气体的红外谱线为畸变谱线。

58、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

59、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。