[发明专利]气体浓度检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种气体浓度检测装置及方法，涉及环境检测技术领域，包括包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪和处理器；该准直镜将光源灯发出的目标光线平行射入气体吸收腔内；目标光线穿过存储在气体吸收腔内的待测气体后平行传输至第一光谱检测仪；第一光谱检测仪的分辨率低于指定值，用于检测接收到的目标光线，得到接收到的目标光线的第一光谱；处理器用于获取第一光谱，并根据第一光谱和预建立的气体反演模型，确定待测气体的气体预测数据。这种气体浓度检测装置采用低分辨率的第一光谱检测仪，降低了装置的成本，同时，这种利用第一光谱和气体反演模型预测气体预测数据的方式，在降低成本的同时，确保气体预测数据的高准确度。

技术领域

本发明涉及环境检测技术领域，尤其是涉及一种气体浓度检测装置及方法。

背景技术

目前基于光谱的大气污染物(如挥发性有机物或氮氧化物等)浓度在线监测主要利用差分光学吸收光谱技术对气体的浓度进行反演的方法。差分光学吸收光谱技术是一种实时监测大气中痕量气体浓度的有效方法，其采用最小二乘拟合方法，用痕量气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合，得出大气中痕量气体的浓度。为了得到准确的气体成分和浓度，传统的气体浓度检测装置多配置分辨率高于指定值的光谱检测设备来获取高精度的光谱，进而进行反演计算，但配置该光谱检测设备成本过高，不利用大规模推广使用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气体浓度检测装置及方法，以缓解了传统气体浓度检测装置配置高成本的光谱检测设备，而导致不利用大规模推广使用的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种气体浓度检测装置，其中，该装置包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪，以及和第一光谱检测仪连接的处理器；该光源灯用于发出目标光线；该准直镜用于将目标光线平行射入气体吸收腔内；气体吸收腔用于存储待测气体；目标光线穿过待测气体后平行传输至第一光谱检测仪；第一光谱检测仪的分辨率低于指定值，用于检测接收到的目标光线，得到接收到的目标光线的第一光谱；其中，第一光谱包括接收到的目标光线的波段和对应该波段的光波强度；处理器用于获取第一光谱，并根据第一光谱和预建立的气体反演模型，确定待测气体的气体预测数据；其中，气体预测数据包括待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。

进一步的，第一光谱检测仪包括滤光器件和光谱检测器件；滤光器件用于将目标光线中多个预设波段对应的光线依次发射到光谱检测器件中；光谱检测器件用于检测波段对应的光线的光波强度。

进一步的，该装置还包括分光器件，以及与第一光谱检测仪平行放置的第二光谱检测仪；该分光器件置于气体吸收腔和第一光谱检测仪之间；分光器件用于将气体吸收腔射出的平行光线均分成两束光线；第一光谱检测仪用于检测两束光线中的其中一束光线，得到第一光谱；第二光谱检测仪的分辨率高于指定值，用于检测分光器件所分的两束光线中的另一束光线，得到第二光谱；处理器还用于获取第二光谱，根据第一光谱和第二光谱对气体反演模型进行校正训练。

进一步的，该装置还包括接口；该接口用于安装第二光谱检测仪，以使装置可随意安装或卸载第二光谱检测仪。

进一步的，该装置还包括显示设备；显示设备用于显示气体预测数据。

第二方面，本发明实施例还提供一种气体浓度检测方法，其中，该方法应用于处理器；该方法包括：获取第一光谱；其中，第一光谱为经过待测气体吸收后的平行光线的光谱；根据第一光谱和预建立的气体反演模型，确定待测气体的气体预测数据；其中，气体预测数据包括待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。

进一步的，气体反演模型的训练过程，包括：获取光谱样本和气体数据样本；其中，气体数据样本为预先检测的待测气体样本对应的气体数据；按照设定的训练算法，应用光谱样本和气体数据样本训练初始反演模型，得到训练好的气体反演模型。

进一步的，该方法还包括：获取第二光谱；根据第一光谱和第二光谱对气体反演模型进行校正训练。