[发明专利]一种气体浓度测量方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及气体浓度分析技术，尤其涉及一种气体浓度测量方法及其系统。

背景技术

近年来，现实中已经出现了很多对楼宇建筑办公室中的氧气、二氧化碳等气体的分析设备，但是对于微量的气体，例如CO、CH4、C2H4、C2H2、C2H6、H2等气体的分析及其装置却很少，然而，环境中这些微量气体达到一定浓度时，对人体是有害的，也有可能引起设备内部自燃的现象，所以对这些微量气体的监控，对人体的身心健康和环境保护起到很大的作用。

中国发明专利申请公开说明书中公开号“CN101776593A”名称为“主动式气体探测方法及其报警装置”公开了一种主动式气体探测方法，其包括在被测区域内成对设置红外线接收装置和红外线发生装置，该成对设置的红外线发射装置和红外线接收装置探测红外信号在空气中被吸收的波长的状况，通过分析该被吸收波长的强弱来测定该波长所对应的被测目标气体的浓度。然而，这种微量气体的探测方法需要使用多个红外传感器，且，对微量气体浓度分析时间过长，精度较低。

发明内容

有鉴于此，需提供一种气体浓度测量方法，可以快速、准确的探测出区域内的微量气体的浓度值。

本发明的发明目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气体浓度测量方法，包括：采集背景气体，并测量获得所述背景气体的光谱线；采集测量区域内的待测气体；将采集到的待测气体与背景气体进行混合；对混合后的混合气体进行测量，并根据背景气体的光谱线计算出待测气体的光谱线；分析待测气体的光谱线，并根据峰高值气体转换算法计算出待测气体的浓度。

上述的气体浓度测量方法，其中：所述分析待测气体的光谱线，并根据峰高值气体转换算法计算出待测气体的浓度的步骤具体包括:将待测气体的光谱线转换为对应波数；查找转换后各气体波数范围内最高值；根据待测气体的光谱线和转换后的波数值查找均值直线方程，通过查找的最高值计算待测气体的峰高值；将待测气体的峰高值转换为浓度。

上述的气体浓度测量方法，其中：所述根据待测气体的光谱线和转换后的波数值查找均值直线方程，计算待测气体的峰高值的步骤具体包括:根据待测气体的光谱线和转换后的波数值，通过循环数组找到最靠近基线起点和终点的点座标，得到均值直线方程；把查找到的最高值对应的波数代入所述均值直线方程，得到交点数值；通过最高值减去交点数值得到待测气体的峰高值。

上述的气体浓度测量方法，其中：所述将待测气体的峰高值转换为浓度的转换式如下：气体浓度值=第一气体浓度系数*峰高值*峰高值+第二气体浓度系数*峰高值；其中，第一气体浓度系数、第二气体浓度系数均为经验值。

上述的气体浓度测量方法，其中：所述根据背景气体的光谱线计算出待测气体的光谱线是根据待测气体与背景气体的混合比例a：b，按以下转换式计算出待测气体的光谱线：待测气体的光谱线=混合气体的光谱线*(a+b)/a–背景气体的光谱线。

另外，本发明还提供一种气体浓度测量系统，结构简单、成本低廉，可以快速、准确的测量出各微量气体的浓度。

一种气体浓度测量系统，包括红外光感传感器，气体切换装置，以及控制器。其中，红外光感传感器，用于通过红外线照射气体计算出气体的光谱线。气体切换装置，用于采集背景气体和测量区域内的待测气体，并将采集到的待测气体与背景气体进行混合，其包括容纳待测气体的外循环管道，容纳背景气体的内循环管道，设置在所述外循环管道和内循环管道之间、用于控制所述外循环管道和内循环管道导通或截止的控制阀门，以及设置在所述内循环管道上、与所述红外光感传感器连接的气室。控制器与所述红外光感传感器相连接，用于分析所述红外光感传感器计算出气体的光谱线，通过峰高值气体转换算法计算出待测气体的浓度。

上述的气体浓度测量系统，其中：所述控制器包括波数转换模块，最值查找模块，光谱峰高值计算模块，以及气体浓度转换模块。其中，波数转换模块用于将待测气体的光谱线转换为对应波数。最值查找模块用于查找转换后各气体波数范围内最高值。光谱峰高值计算模块用于根据待测气体的光谱线和转换后的波数值查找均值直线方程，通过查找的最高值计算待测气体的峰高值。气体浓度转换模块用于将待测气体的峰高值转换为浓度。。

上述的气体浓度测量系统，其中：所述气体切换装置还包括设置在所述外循环管道处的待测气体入口，设置在所述待测气体入口处的第一进气阀门，设置在所述内循环管道出的进气孔，设置在所述进气孔的第二进气阀门，排气阀门，以及用于把封闭的外循环管道内的待测气体和所述内循环管道内的背景气体进行均匀混合的均匀气泵。