[发明专利]一种紫外光学多组分气体分析仪的数据处理系统

说明书

技术领域

本发明属于在线检测技术领域，涉及一种数据处理系统，具体涉及一种实现紧密耦合式烟气在线连续监测关键技术之一的一种紫外光学多组分气体分析仪的数据处理系统。

背景技术

随着我国工业产业应用的发展，气体分析仪器得到了广泛的应用；作为连续污染物监测系统，成为解决固定污染源污染物排放问题的有效手段。

由于水蒸气在紫外波段没有吸收，因而，紫外光学气体分析仪不受水蒸气的影响，检测气体时不需要进行除湿预处理。传统的烟气抽取式监测方式是将烟气从烟道中抽出，用管线引到烟道下的分析小屋内，通过多台单组分气体分析仪对该烟气进行分析，同时，为了保证抽出的烟气能够反应烟道内烟气的特性，还必须保证整个样品流经的管线处于高温状态，导致气体分析系统结构复杂，可靠性低。直接插入式监测系统在使用过程中，需将探头直接插入烟道，与烟道结合在一起，而光学仪器属于精密仪器，在烟道内的安装难度大，长期使用后不易用标准气进行标校。

目前采用的紧密耦合式烟气监测方式，是将一台紫外光学多组分气体分析仪安装于烟道外，抽出的烟气直接送入该多组分气体分析仪，即时得到分析结果，在监测过程中只需要简单除尘而不需要除湿预处理。这种监测系统结构简单，成本低，而且安装难度小。但紫外光学多组分气体分析仪在进行多组分气体检测时，由于系统中光电二极管阵列检测到的光谱数据是多种气体组分的混合信息，各种组分彼此存在交叉敏感性，另外，光线通过气体时还会产生各种散射，也会影响气体的检测结果，而现有紫外光学多组分气体分析仪的数据处理系统无法消除气体对光线产生的各种散射的影响，不能分离出各种组分各自的吸收光谱，导致不能反演出各组分气体的浓度，影响对烟气的在线连续监测。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种一种紫外光学多组分气体分析仪的数据处理系统，能够消除气体对光线产生的各种散射的影响，分离出待检测气体各组分的吸收光谱，并能反演出各组分气体的浓度。

本发明所采用的技术方案是，一种紫外光学多组分气体分析仪的数据处理系统，包括数据预处理处理单元1、各组分气体光谱数据提取单元2和各组分气体浓度反演单元3；其中，

数据预处理单元1，用于接收气体分析仪输入的多组分气体的光谱数据，对接收到的光谱数据进行预处理，消除散射噪声的影响，然后，将预处理后的数据输送至各组分气体光谱数据提取单元2；

各组分气体光谱数据提取单元2，用于接收数据预处理单元1传输的数据，对接收到的数据进行处理，消除交叉干扰，提取各组分的光谱数据，并将该光谱数据传输至各组分气体浓度反演单元3；

各组分气体浓度反演单元3，用于接收各组分光谱数据提取单元2传输的各组分的光谱数据，对接收到的各组分的光谱数据进行处理，减小系统噪声的影响，反演出各组分的气体浓度。

本发明数据处理系统利用紫外差分算法消除颗粒物、光学镜头污染等噪声的影响；各组分光谱数据提取主要利用短时快速傅里叶变换以及选取主吸收峰等方法；各组分气体浓度反演主要使用基于结构风险最小化的最小二乘支持向量机方法。输入检测到的光谱数据后，结合紫外差分、短时快速傅里叶以及最小二乘支持向量机方法，可以反演出多种混合气体的气体浓度，且具有结果不受噪声影响、各组分数据互不干扰、计算量小等特点，适合于多组分气体在线连续监测。

附图说明

图1是本发明数据处理系统的结构示意图。

图2是实施例中NH₃的吸收截面图。

图3是实施例中C₇H₈的吸收截面图。

图4是实施例中C₆H₆的吸收截面图。

图中，1.数据预处理单元，2.各组分气体光谱数据提取单元，3.各组分气体浓度反演单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明数据处理系统的结构，包括依次相连接的数据预处理处理单元1、各组分气体光谱数据提取单元2和各组分气体浓度反演单元3，其中，

数据预处理单元1，用于接收气体分析仪输入的多组分气体的光谱数据，采用紫外差分算法对接收到的光谱数据进行预处理，消除光学镜头污染和多组分气体中颗粒物散射噪声的影响，然后，将预处理后的数据输送至各组分气体光谱数据提取单元2；