[发明专利]基于波长调制光谱技术的多组分物质检测方法及装置

说明书

本公开提供了一种基于波长调制光谱技术的多组分物质检测方法，包括：利用至少一种已知路径积分浓度的探针物质标定检测系统，得到V_m与C_wL_w的第一关系表达式的一次项系数k_wm；将所述探针物质的吸收峰分组，得到表达式使得每个吸收峰分组之间所述表达式相互线性无关；依次利用n‑1个待测物质标定检测系统，并结合所述探针物质标定检测系统的结果得到与C_epL_ep的第二关系表达式的一次项系数采用检测系统对待测物质进行测定，测量得到V₁，V₂，V₃…V_n，得到每种待测物质的路径积分浓度C_epL_ep。

技术领域

本公开涉及检测技术领域，特别涉及一种基于波长调制光谱技术的多组分物质检测方法及装置。

背景技术

随着半导体激光技术的迅猛发展，可调谐半导体激光吸收光谱技术已经成为一种重要的高灵敏多组分物质检测方法，应用于环境监测、工业生产控制和生物医疗等领域。波长调制光谱技术(Wavelength Modulation Spectroscopy，WMS)是可调谐激光器吸收光谱技术(TDLAS)的一个分支，具有灵敏度高、选择性强、时间分辨率高等诸多优势。采用波长调制光谱技术进行测量时，利用相敏检测原理对吸收信号的谐波分量进行提取，从而反演物质浓度。波长调制法多用于在近红外或中红外有独立、窄吸收峰的物质。但是传统波长调制光谱技术不适用于检测无明显吸收峰(即宽谱吸收)的物质，因此亟需一种能够用于无明显吸收峰(即宽谱吸收)的物质的多组分物质检测方法及装置。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述问题，本公开的主要目的在于提供一种基于波长调制光谱技术的多组分物质检测方法及系统，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于波长调制光谱技术的多组分物质检测方法，包括：

利用至少一种已知路径积分浓度的探针物质标定检测系统，得到V_m与C_wL_w的第一关系表达式的一次项系数k_wm，V_m为第m个探针物质吸收峰处二次谐波最大值或吸收峰的二次谐波最大值与该二次谐波最大值处的一次谐波值的比值2f/1f，1≤m≤n，n为吸收峰的个数，C_wL_w表示探针物质的路径积分浓度；

将所述探针物质的吸收峰分组，对于吸收峰分组中任意两个吸收峰：第α吸收峰和第β个吸收峰，得到表达式使得每个吸收峰分组之间所述表达式相互线性无关，其中1≤α≤n，1≤β≤n；V_α为第α个探针物质吸收峰处二次谐波最大值或2f/1f值；V_β为第β个探针物质吸收峰处二次谐波最大值或2f/1f值，k_wα、k_wβ为一次项系数；

依次利用n-1个已知路径积分浓度的待测物质标定检测系统，并结合所述探针物质标定检测系统的结果得到与C_epL_ep的第二关系表达式的一次项系数其中，C_epL_ep表示第p种待测物质的积分浓度，1≤p≤n-1，为一次项系数；

采用检测系统对待测物质进行测定，测量得到V₁，V₂，V₃…V_n，采用所述吸收峰分组，并通过以下公式得到每种待测物质的路径积分浓度C_epL_ep：