[发明专利]基于光谱能量密度的气体浓度检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于光谱能量密度的气体浓度检测系统及方法，该方法包括步骤：利用纳米线光谱探测器阵列吸收经过待测气体后的红外光线，探测得到每根光谱的能量变化值；基于探测出的光谱能量变化值，计算出每根光谱对应的气体浓度；判断计算出的单根光谱对应的气体浓度值中是否存在异常值，若存在则直接剔除该异常值，然后求取平均值，该平均值即为待测气体的浓度值。本发明方法及系统是探测出每根光谱能量变化值，然后基于每根光谱能量变化值计算气体浓度，可以消除其他气体的影响，提高检测结果的准确性。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，特别涉及一种基于光谱能量密度的气体浓度检测方法及系统。

背景技术

气体浓度监测具有多方面的应用，例如，通过监测有害气体浓度可以避免安全事故发生，又例如通过检测气体浓度可以实现燃气流量统计。目前，在气体浓度检测的应用中，都是基于能量密度计算气体浓度，然而基于能量密度的计算结果的准确性不够高。气体的吸收谱是离散的谱线值，以CH₄在3.3μm的特征谱为例，参考图1，其中实线表示的是CH₄的特征谱，可以看出其是一组由分离的、吸收强度不等特征谱线组成，虚线表示的是现有方法中的滤光片透射曲线，覆盖了部分特征谱线，但是无法区分单根谱线(受限于现有镀膜工艺技术)，目前基于能量密度计算就是基于可以透过的谱线的整体能量变化，基于朗伯比尔定律来计算气体浓度信息，由于气体的吸收谱线之间会有重叠，其他气体的存在会影响目标气体浓度的测量，因此基于能量密度计算需要通过后期的标定校准实验来修正等效吸收系数，但是也无法排除这种影响，因此目前基于光谱能量密度检测出的气体浓度值的准确性还有待提高，而且效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光谱能量密度的气体浓度检测方法及系统，以进一步提高气体浓度检测的准确性。

为了实现上述发明目的，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种基于光谱能量密度的气体浓度检测系统，包括控制模块和气室，所述气室中布置有红外光源模块和纳米线光谱探测器阵列，所述红外光源模块用于发出红外光线，所述纳米线光谱探测器阵列包括多个探测器，一个探测器用于吸收一种颜色光的光谱。

另一方面，本发明实施例提供了一种基于光谱能量密度的气体浓度检测方法，包括以下步骤：

利用纳米线光谱探测器阵列吸收经过待测气体后的红外光线，探测得到每根光谱的能量变化值；

基于探测出的光谱能量变化值，计算出每根光谱对应的气体浓度；

判断计算出的单根光谱对应的气体浓度值中是否存在异常值，若存在则直接剔除该异常值，然后求取平均值，该平均值即为待测气体的浓度值。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明分别基于各个光谱能量变化计算出对应的浓度值，因为谱线能量强度变化同气体的吸收系数和浓度有关，对于特定浓度的气体，消去吸收系数的影响后，等效变化强度在理论上应该一致，基于此则可以剔除谱线强度变化的异常值，也就是排除其他气体对待测气体浓度的影响，继而可以提高检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为甲烷的波长分布图。

图2为传统方法测量经过滤光片滤光后的光能量变化值示意图。

图3为实施例中基于光谱能量密度的气体浓度检测系统的结构示意图。

图4为实施例中基于光谱能量密度的气体浓度检测方法的流程图。

具体实施方式