[发明专利]一种基于紫外差分吸收光谱的NO浓度测量系统及浓度计算方法

说明书

本发明涉及一种基于紫外差分吸收光谱的NO浓度测量系统及浓度计算方法。系统包含配气系统、混气室、紫外光源、气体检测池、尾气处理、紫外光谱仪和PC端，通过获取测量系统背景光谱及光源原谱，和经过NO标气的紫外光谱，计算出NO标气吸光度，使用多项式拟合实现光谱快慢变分离，对快变光谱进行傅里叶转换，再通过标气浓度值与傅里叶转换极值点对标线性拟合获取NO浓度计算公式，再对由此计算出的气体浓度计算值进行修正，获得最终的NO浓度值，重复光谱分离和傅里叶转换步骤，获取未知浓度NO气体极值点，从而代入计算公式及修正公式计算NO最终浓度值。本发明的方案结构简单，操作方便，且最终计算结果准确，计算误差值小于0.5％。

技术领域

本发明涉及NO气体浓度测量的技术领域，具体地涉及一种基于紫外差分吸收光谱的NO浓度测量系统及浓度计算方法。

背景技术

当光源发出的光经过某种气体时，由于气体的吸收，光强会发生衰减，光强的衰减遵循Lambert-Bell定律，而实际测量中，由于烟气成分复杂，光强的衰减不仅仅是因为污染气体的特征吸收，同时也存在O2或N2引起的Rayleigh散射和烟尘、气溶胶粒子引起的Mie散射。此时，Lambert-Bell定律可以被表示为：

通过光源原始光强及衰减后的光强比值可以获取气体的吸光度，吸光度由气体散射和紫外特征吸收两部分组成，通过数学方法可以将二者分离从而得到只含有气体浓度信息的快变光谱，再通过傅里叶转换、多项式拟合等数学方法，最终可以获取气体的准确浓度信息。

目前，在紫外差分光谱的反演过程中，多数时候会采样最小二乘法对气体浓度进行计算，但是由于在差分过程中，含有浓度信息的特征光谱波峰相对于原光谱在横坐标上发生平移，这就造成进行最小二乘法计算浓度时出现较大的误差，如果将特征光谱波峰按照原光谱波峰未知进行平移，计算过程又较为繁琐。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于紫外差分吸收光谱的NO浓度测量系统及浓度计算方法，用于解决现有紫外差分吸收光谱气体浓度测量系统结构复杂，测量精确度低的问题，使得获得NO气体更为准确的浓度信息。

通过本发明可以实现的技术目的不限于上文已经特别描述的内容，并且本领域技术人员将从下面的详细描述中更加清楚地理解本文中未描述的其他技术目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

根据本公开的第一方面，本发明提供一种基于紫外差分吸收光谱的NO浓度测量系统，其特征在于，所述系统包括：

配气系统、混气室、紫外光源、气体检测池、尾气处理装置、紫外光谱仪和计算设备，所述配气系统用于配置NO标气，并通过所述混气室将NO标气混合均匀后通入所述气体检测池中，从所述气体检测池中排出的气体通过所述尾气处理装置后排入大气，所述紫外光源及紫外光谱仪均与所述计算设备连接，所述计算设备控制所述紫外光源的启动以发射紫外光，紫外光经过所述气体检测池后被所述紫外光谱仪接收，所述紫外光谱仪产生的光谱数据被传入所述计算设备并被储存在所述计算设备中；

所述NO浓度测量系统被配置为执行NO浓度计算方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取所述NO浓度测量系统的背景光谱I及所述紫外光源的原谱I₀，其中，

首先在未开启所述紫外光源的情况下，开启所述紫外光谱仪，获取所述NO浓度测量系统的背景光谱，随后打开所述紫外光源，获取所述紫外光源的原谱；

步骤2：获取经过NO标气后的紫外光谱I₁，I₂…I_m，其中，

分别通入m种不同浓度的NO标气，并通过所述紫外光谱仪接收存储经过m种不同浓度NO标气后衰减的紫外光谱I₁，I₂…I_m；