[发明专利]一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理方法，特别是一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法。

背景技术

在激光拉曼气体分析仪中，为了保证测量的精度，可以对所测量的气体浓度信号进行处理，处理的方法为叠加方法放大气体浓度信号，但是这些都需要以牺牲响应时间为代价。本发明就是解决了仪表的测量精度和响应时间之间的矛盾。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种不仅可以有效的消除随机噪声干扰的影响，保证测量的精度，而且能满足响应时间的要求。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1，获取原始光谱信号；

步骤2，基于叠加法放大气体浓度信号的方法对光谱信号进行预处理；为了降低响应时间，此叠加次数较少。

步骤3，计算各组分气体浓度；

步骤4，判断高浓度信号是否稳定，若不稳定(其中，波动可设为1％～2％)，则直接输出各组分气体浓度；若稳定，则基于叠加法进行低浓度光谱信号的二次处理(叠加次数根据现场需要，可以是10次等)，然后重新计算各组分气体浓度，再输出各组分气体浓度。

在上述的一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法，所述步骤2计算各组分气体浓度时，首先需要进行标定，然后进行气体浓度计算，标定和气体浓度计算均是基于激光拉曼气体分析仪进行，具体是：

激光拉曼气体分析仪的标定步骤，具体如下：

步骤1.1.在进气口通入体积比在4:6～6:4范围的被标定气体与中间载气，待混合气稳定；

步骤1.2.由激光发射单元发出一束激光经过标定/测量气室中的混合气后，产生光谱图信号；

步骤1.3.光谱图采集器采集对应的被标定气体与中间载气的光谱图；

步骤1.4.数据分析模块根据对应的被标定气体与中间载气所得的光谱图，得到一个比值常量

其中，V_标、V_载分别为被标定气体和中间载气光谱图的波峰高度；n_标、n_载分别为被标定气体和中间载气的浓度，并且光谱图中得到的是V_标、V_载，n_标、n_载已知；

步骤1.5.更换被标定的气体，重复步骤1～4，完成所有已知气体的对应标定，建立一个标定数据库

所述气体浓度检测步骤包括两个选择步骤，

选择步骤一：含有标定中使用的中间载气且中间载气浓度较高的n+1种混合气体浓度检测步骤，本步骤根据标定数据库k_标i，能够计算出各个气体组份的浓度，完成气体浓度的检测，具体如下：

步骤2.1.在进气口通入检测定混合气体与中间载气，待混合气稳定；

步骤2.2.由激光发射单元发出一束激光经过标定/测量气室中的混合气后，产生光谱图信号；

步骤2.3.光谱图采集器采集对应的被标定气体与中间载气的光谱图；

步骤2.4.数据分析模块根据对应的被标定气体与中间载气所得的光谱图，得到V_测i、V_载，根据标定数据库可得得

其中，V_测i、V_载分别为混合气体中的某一种气体和中间载气光谱图的波峰高度；n_测i、n_载分别为混合气体中的某一种气体和中间载气的浓度，并且光谱图中得到的是V_测i、V_载，k_标i从标定步骤得到的标定数据库中已知；

步骤2.5.由式n_测1+n_测2+...+n_测n+n_载＝1，可计算出中间载气的浓度n_载，从而也可计算出其他n种混合气中其他气体的浓度n_测i；

选择步骤二：不含标定中使用的中间载气或者中间载气浓度较低的n+1种混合气体浓度检测步骤，本步骤根据标定数据库k_标i，即可计算出各个气体组份的浓度，完成气体浓度的检测，具体如下：

步骤3.1.在进气口通入检测定混合气体，待混合气稳定；