除的洗涤器、可将已知量的目标分析物加到零气的标准气源、状态变化甄别器、气体流路控制器，经洗涤器、标准气源和流路控制器产生的零气、复合参考气和采样气体依次流入采样气室，光源所发射的光线穿过一个已知光程的采样气室，投射到与分析仪连接的探测器上，通过分析仪量化探测器检测到的光强信号，气室内分别安装一个或多个实时测定气室内的温度和压力的温度和/或压力传感器及端镜，端镜位于气室的一端或两端。
[0014]本发明的自校准的光谱分析仪装置，还包括电子设备，电子设备包括一个或多个具有分析仪信号接收、比较和修改功能的可编程处理器。通过有线或无线链路，电子设备与光源和检测器通信，用于控制光源的发射和接收检测器产生的信号，电子设备可以是一个单元或也可以是根据功能划分的多个单元。
[0015]本发明的自校准的光谱分析仪装置，光源包括可调谐二极管激光器、量子级联激光器、阵列激光器、垂直腔表面发射激光器、水平腔表面发射激光器、分布式反馈激光器、发光二极管、超级发光二极管、自放大发射光源、气体放电激光器、等离子体激光器、液体激光器、固态激光器、光纤激光器、色心激光器、白炽灯、放电灯和热发射体中任意一种或几种；检测器包括铟镓砷化物探测器、铟砷化探测器、磷化铟检测器、硅检测器、硅锗检测器、锗检测器、碲镉汞检测器、铅硫化物检测器、砸化铅检测器、热电堆检测器、多元件线阵检测器、多元件面阵检测器、单一的元素检测器和光电倍增管中任意一种或几种；
洗涤器包括一个或多个净化器、化学转换器、化学分离器、蒸馏塔、分离柱以及干燥器;
标准气源包括一个或多个扩散型气体发生器如渗析管，或混合器，如其它可与外配标准气罐一起调配浓度的流量控制部件。上述的方法可按照设计产生恒定浓度的复合参考气。
[0016]电子设备包括可读写的存储介质，它可存储和执行指令，进而让整个设备按照描述的功能运行。此外，该仪器设备系统还包括一个或多个处理器和与之相连的内存。该内存存有某种程序，处理器可据此程序来执行本专利所述的操作。
[0017]测量的准确性不依赖于测量的气体背景状态，动态自校准使得没必要为过程采样和校验气体设立不同的参考曲线组，也没必要实施出厂校准，自校准参考谱可在使用洗涤器的差分光谱分析仪上生成和使用，也可在没法使用或不愿使用洗涤器的直测光谱分析仪上生成和使用。
[0018]本发明的有益效果:所述自校准的分析仪包括电子设备、光谱采样气室、标准气源、流量控制器、流路控制器、洗涤器和状态变化甄别器。电子设备实现驱动检测计算人机交互等功能。光谱采样气室的基本组成包括光源、探测器、已知光程的采样气室。实际应用的气体分析仪还可能包括采样预处理系统。标准气源为经过计量认证的、在相当长的时间内以稳定的速度产生已知量目标分析物的装置。流量控制器将采样气体样品流量精确控制在一个稳定的流速上。流路控制器按照一定的时序控制过程采样气体流经或绕过洗涤器，控制标准气源流经或绕过采样气室。洗涤器为一种装置，可以有效地从采样气体中移除目标分析物。状态变化甄别器可以甄别背景的状态变化，甄别结果用于反馈控制气体流路时序。状态变化甄别器与目标测量无关，只监测背景的状态变化。因此对应不同测量目标的同一类型气体背景可以使用一种状态变化甄别器。在谐波调制与解调光谱技术中，由背景气体状态变化所造成的分析仪线性度误差是不可能通过理论建模解决地。采用复合参考气采集参考谱时，参考谱具有与待测目标分析物的过程谱具有完全相同的背景状态，进而有完全相同的谱型和背景光谱结构。气体状态甄别器通过同步实时检测可以保证上述声明的有效性。因此，当气体采样背景状态变化超过设定范围时，重新采集一组纯净谱和参考谱，就能保持气体分析仪的校准保真度。一般的光谱分析仪，在计算时使用固定的背景曲线，不能满足背景的动态变化。本发明通过新的技术设计方案，可适用于完全不同的背景，只要采样气体和复合参考气的光谱在电子器件的线性反应区内，不引起饱和效应。它不需要出厂前的预校准，更不需要对过程采样气和校验气按照不同的组别存参考曲线，当然也不需要在过程采样测量和校验测量时采用不同的参考曲线。它使用内置的标准气源实时自校准。传统的光谱分析仪采用实时过程谱与固定参考曲线比对的方法计算浓度，参考曲线是在出厂校准时就存在分析仪里的。校准时根据应用需求按照客户提供的典型背景组份用多路流量控制器(通常为5到10路)模拟实现过程气体背景，每路流量控制器的不准确度一般为1%，根据独立不相关误差源的叠加和传递原理，流量控制部分的对分析仪不准确度贡献为2%到3%。而在本专利的实施方案里，只用到一个流量控制器，流量控制部分的不准确度仍然仅为1%。本专利所用到的标准气源通常为渗析管，每IC的变化引起渗析率变化为1_3%。只要维持温度的稳定在0.1C，渗析率就可稳定在0.1%到0.3%的变化范围，而标准混合气罐的不准确度通常为1%_2%，同时也会因气罐和使用周期而退化。除此之外，相比标准混合气罐，渗析管有如下优势:小巧精致，添加和移除目标分析物操作方便；在惰性背景中向外渗析纯净目标分析物；可通过成熟的协议与国家和国际计量标准溯源标定；通过控制不同的稳定温度和流量，可产生大范围的浓度设定值。这是一项重大创新，值得推广。
[0019](四)【附图说明】附图1为流程图；
附图2为带洗涤器的自校准光谱分析仪的结构示意图；
附图3为不带洗涤器的自校准光谱分析仪的结构示意图；
图中，I为电子设备，2为光源，3为探测器，4为路径，5为气源，6为流量控制器，7为洗涤器，8、1、11为流道切换阀，9为标准气源，12、13为端镜，14为进气口，15为下游出口，16为气室，17为第二个洗涤器，18为状态变化甄别器。
[0020](五)
【具体实施方式】
为解决上述在不同的背景气体状态下测量过程气体中痕量目标分析物的问题，本专利的实施可以在当前的采样气体中添加已知浓度的目标分析物产生复合参考气，使用该复合参考气对分析仪实时自校准，将复合参考气进一步与实时过程采样气的光谱比对，计算过程采样气中痕量目标分析物的浓度。本专利的物理实施有几个优势。本专利的实施保证分析仪的准确性不受背景状态变化的影响。比如，在测量一种或多种痕量分析物的浓度时，它的背景成份复杂并且动态多变，背景成份的吸收谱线也许还和目标分析物的吸收谱线重合叠加。一般分析仪校验时通常需配备以高纯气为背景的标准混合气罐。本专利的物理实施可以有效解决分析仪校验时现场配备校验气体的需求，而不必预先购置安装标准混合气罐。本专利实施也对如下测量应用也非常有优势，在危害人身安全的、危害大气环境的、或有腐蚀性的背景中对一个或多个痕量分析物测量，这样的背景多为毒性、腐蚀性的气体如氯乙烯、氯气、氨气、氯化氢、氟化氢、硫化氢、氢气砷化氢、磷化氢、氰化氢等类似物质中的任意一种或几种的组合。出于安全目的，对于此类气体分析仪的校准对通常使用无毒的背景替代气体例如氮气，但校准的准确性难以保证。本专利的实施让校准不必使用任何替代气体，而是在使用过程中完成自校准。
[0021]从气体源取样的气体可包括一个或多个目标分析物。对分析物浓度的检测和量化处理可通过透射光的光谱分析来进行。参考气体首先选择性地从过程气体中去除目标分析物，接着以恒定的方式通过内置渗析管或外置标准气罐向其中加入已知质量或体积浓度的目标分析物。本文所用的术语已知指的是复合参考气体的浓度在已知的范围内，包含并允许有合理余量的误差。复合参考气流的复合参考谱和推演的参考谱与过程采样气的复合过程谱和推演的过程谱比对计算目标分析物的浓度。可以很好的解决一般分析仪器过程采样气体由以下原因包括例如组份、压力和温度等造成的与校准时所用气体背景状态不一样的问题。而且，本专利的实施让出厂校准变得不必要。
[0022]本专利所适用的目标分析物包括但不限定于水蒸气、氧气、硫化氢、二氧化硫、其它硫化合物、氨气、一氧化氮、二氧化氮、其它氮氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙稀、乙炔、其它径类、氯化氢、氟化氢、氰化氢、溴化氢、砷化氢、磷化氢、及其它氢氟氯氧碳类中的任意一种或几种。
[0023]图1的流程图给出了专利实施的步骤和流程。基本步骤包括:零气的产生和纯净谱的采集；复合参考气的产生和参考谱的采集计算；实时过程采样气体的流路控制和过程谱的采集计算；过程谱与参考谱的比对计算获得目标分析物的浓度。并由状态变化鉴别器同步实时监测气体背景状态的变化，在必要的条件下重启零气的产生和纯净谱的采集过程。
[0024]图2给出了一个利用洗涤器和状态变化甄别器的实施例子，如Ippm量程的氨气分析仪。在具体实施过程中，所有光谱的采集都是通过一个可编程处理器收集处理的，该处理器(电子设备I)可以是本地光谱仪内置的，也可是经由有线/无线网络或其它通信链路远程连接到分析仪的。发自分析仪光源2的光，穿过已知路径4的采样气室16，到达分析仪的检测器3，量化分析透射光得到吸收光谱。电子设备I由一个或多个可编程处理器组成。光源2发射连续光或脉冲光。通过有线或无线链路，电子设备I与光源2和检测器3连接，用于控制光源2的发射和接收检测器3产生的信号。电子设备I可以是同时执行控制光源2和从检测器3接收信号