[发明专利]一种混合气体的紫外差分浓度反演与干扰抑制方法

说明书

本发明公开了一种混合气体的紫外差分浓度反演与干扰抑制方法，依据反演计算波段中组分的数目，将反演波段分为单组份波段与多组分波段，从单组份波段中提取差分吸收光谱；反演计算单组份波段中组分的浓度得到{C_i}，依据{C_i}与差分吸收截面的经验数据计算得到对应组分差分吸收光谱{D_i}；从多组分波段中搜寻只剩一种组分浓度未知的波段，提取出该组分在此波段的差分吸收光谱{D_j}；依据{D_j}使用带干扰抑制的算法计算对应得到对应的{C_j}，将{C_j}加入到{C_i}中，重复步骤直到所有组分的浓度都已知。本发明针对混合气体中互相干扰较为严重的组分，仍能精确提取出差分吸收光谱；当光谱在某些反演波段面临严重的干扰时，仍能有效的抑制干扰，提高浓度计算的精确性。

技术领域

本发明涉及气体浓度光学检测技术领域，尤其是一种混合气体的紫外差分浓度反演与干扰抑制方法。

背景技术

光学检测法是检测烟气浓度的一种有效方法，随着工业化的发展，不仅注重效益，也开始要注重绿色环保，因此环境标准也日趋严格，对相关的环境检测仪的精度要求也越来越高。有效、精确的检测工业排放烟气的浓度能够帮助国家的相关部门高效实现监管，对工业化的进一步发展，创造宜人居住的环境有着重要的意义。光学检测法比起化学检测手段测量精度普遍更高，测量稳定性也更好。因此，光学检测技术是未来烟气测量的发展趋势。

光学检测法的基本原理在于不同气体对相同频率的光有着不同的吸收特性。由于烟气中的消光因素除了各种烟气的吸收消光还含有固体颗粒物引起的散射消光，这些消光会影响光学检测的精度。由于散射消光形成光谱是慢变光谱，而烟气的吸收消光的光谱兼顾了慢变光谱与快变光谱。基于这一特性，从光谱中提取快变光谱，摒弃所有慢变光谱就成了光学检测法的重要方法，这个技术被称为差分光谱技术。一般的基于差分光谱技术的光学检测法将差分化处理完的光谱看成是完全符合Beer-lambert公式描述的，差分光谱强度与烟气浓度大小呈简单的线性关系。实际上，由于硬件器件的影响，外界环境的动态变化以及各种噪声的干扰。差分化处理完的光谱与气体浓度的关系并不像Beer-Lambert公式描述的那么完美。对差分化处理完的烟气光谱直接使用公式来计算浓度是存在问题的。此外，在混合气体中由于有些波段烟气中各组分的吸收特性会互相干扰，常规的差分化算法提取出来的差分吸收光谱并不准确，并对最终烟气各组分浓度的计算产生影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种混合气体的紫外差分浓度反演与干扰抑制方法，能够有效的提高差分化过程中提取的差分吸收光谱的精度，提供了噪声与干扰的抑制手段。

为解决上述技术问题，本发明提供一种混合气体的紫外差分浓度反演与干扰抑制方法，包括如下步骤：

(1)依据反演计算波段中组分的数目，将反演波段分为单组份波段与多组分波段，从单组份波段中提取差分吸收光谱；

(2)反演计算单组份波段中组分的浓度得到{C_i}，其中i表示组分的种类，依据{C_i}与差分吸收截面的经验数据计算得到对应组分差分吸收光谱{D_i}；

(3)从多组分波段中搜寻只剩一种组分浓度未知的波段，提取出该组分在此波段的差分吸收光谱{D_j}；

(4)依据{D_j}使用带干扰抑制的算法计算对应得到对应的{C_j}，将{C_j}加入到{C_i}中，重复步骤(3)直到所有组分的浓度都已知。

优选的，步骤(2)中，依据{C_i}与差分吸收截面的经验数据计算得到对应组分差分吸收光谱{D_i}，计算公式如下：