[发明专利]一种气体浓度检测方法及装置

说明书

技术领域

本申请涉及激光气体分析仪技术领域，特别是涉及一种气体浓度检测方法及装置。

背景技术

激光气体分析仪主要用于检测待测气体浓度。在工业生产中激光气体分析仪主要应用于痕量气体成分的检测，可以为研究大气中污染气体形成的机理和条件、大气中污染气体对生态环境的危害和对全球环境变化的影响提供独特的技术手段和新型的研究平台。

激光分析仪主要基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)技术实现，TDLAS技术是光谱吸收技术的一种，该技术是通过气体分子“选频”吸收特定波长的激光的原理测量气体浓度的一种方法。具体来说，半导体激光器发射出的特定波长的激光束穿过待测气体时，待测气体对激光束进行吸收，导致激光强度产生衰减，激光强度的衰减与待测气体含量成正比。因此，通过测量激光强度衰减信息就可以分析获得待测气体的浓度。

基于TDLAS技术设计的激光气体分析仪主要是依据计算待测气体浓度，其中，σ_v是调制频率，是二次谐波最大值，F_2max为吸收系数谱线线型二阶导数最大值，P为待测气体压强，L为总光程，I₀为入射光辐射强度。

从上式中可得知待测气体浓度主要由二次谐波和吸收系数谱线线型的二阶导数所决定。但是，在实际应用中，吸收系数谱线线型很容易受温度和压强的影响，在不同温度压强条件下吸收系数谱线线型不同，从而导致待测气体浓度的测量精度降低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种气体浓度检测方法及装置，以实现在测量气体浓度时，对待测气体浓度算法进行温度压力补偿，从而保证待测气体浓度的测量精度。

为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下：

一种气体浓度检测方法，包括：

拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线；

获取待测气体的压强检测值；

拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数；

获取所述待测气体的温度检测值；

计算所述温度检测值和所述压强检测值对应的所述待测气体的气体浓度。

优选地，所述拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线，包括：

根据拟合不同温度压强条件下的吸收系数曲线，其中，所述S(T)是吸收谱线的谱线强度，所述是吸收谱线线型函数；

所述其中，所述P是辐射谱线的总功率，所述P(v)是辐射谱线频率为v时单位频率间隔内的功率。

优选地，所述拟合所述压强检测值所在压强范围内的所有温度压强条件下的吸收系数二阶导数的曲线或曲面函数，包括：

判断所述压强检测值是否位于预先设置的低压范围内或预先设置的高压范围内；

当所述压强检测值位于所述预先设置的低压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲线函数为：

f(x)=-2.871×10^-9x⁶+8.104×10^-6x⁵-0.009635 x⁴+6.235x³-2335 x²+5.094×10⁵x

     -5.388×10⁷，其中，x为温度值；

当所述压强检测值位于所述预先设置的高压范围内时，确定所述吸收系数二阶导数的曲面函数为：

f(x)=-92.76x₂+29.05x₂²+30.97x₁²x₂²-48.27x₁x₂²+0.14x₂³-0.04x₁³x₂³-0.24x₁x₂³+23.96x₁³x₂