[发明专利]一种用于复合气体组分的快速检测方法

权利要求书

1.一种用于复合气体组分的快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)以脉冲序列的形式，将多个波长的测量光序列依次射入测试气体气室，所述测量光序列包含多种用于散射光谱法测量的散射光谱测量光和多种用于红外光谱法测量的红外光谱测量光，每种测量光对应一种物质的指纹波长，所述物质包括悬浮颗粒物和各种气体组分；

(b)在预定散射角度测量每种波长下的散射光强度，根据散射光谱测量光的测量光强度和散射光强度，计算所述气室内物质对于至少一种波长的散射系数作为参考散射系数；

(c)对(b)中的参考散射系数进行拟合，确定各个散射光谱测量光的波长下，任意两种波长的散射系数关系，构建同质散射系数方程；

(d)测量红外光谱测量光的输出光强度，基于各波长的入射光强和出射光强构建红外光谱测量方程组；

(e)求解由同质散射系数方程以及红外光谱测量方程组构成的联立方程组，确定各个气体组份浓度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述方法还包括基于各个波长的散射光强度和入射光强度，利用光散射法计算悬浮颗粒物颗粒度及相应浓度。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(a)中，脉冲序列重复频率为R，脉冲宽度为τ，且对于每个波长，满足单个脉冲在气室内的耗散时间

4.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(b)包括选取散射系数较大的组分对应的波长作为计算参考散射系数的测试光，所述参考散射系数通过前向散射光强测量得到，其计算公式为其中，I_s||为前向散射光的光强，I₀为入射光的光强，l为散射光程。

5.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述红外光谱测量方程组的表达式为其中，I_in为输入光强，I_out为输出光强，气体浓度为c₁、c₂、c₃···c_n，摩尔分子吸收系数分别为测试波长为λ₁、λ₂、λ₃···λ_n，L为红外光谱测量时的光程。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，其中气体组分的浓度计算公式为，

7.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，在所述步骤(d)中，红外光谱法所使用的入射光波长与步骤(a)中的入射光波长不同，所述步骤(e)包括对于红外光谱测量方程组中的每个方程，以与该方程所对应的波长最为接近的参考散射系数及同质散射系数方程与其联立进行求解，得到相应的散射项。

8.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(e)中，为红外光谱测量方程组进行不同气体组份浓度求解时，采用摩尔分子吸收系数自大至小排列的每两两相邻或相近的两种气体组份进行阶梯差分运算。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(e)中，对于摩尔分子吸收系数低于预定值的气体组份浓度，由已测得的高摩尔分子吸收系数的气体组份浓度差分运算获得，其运算公式为

其中，c为待测组分的百分比浓度；a为待测组分对红外光线的摩尔分子吸收系数。

10.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述步骤(a)和步骤(d)中的每一种入射光可以为脉冲光或者一段连续光。