[发明专利]混合气体中特定成分浓度检测系统和方法

权利要求书

1.混合气体中特定成分浓度检测系统，包括红外光源、光学气室、多通道光电探测器、滤波放大电路、模数转换电路、处理器和计算机，光学气室具有进气口和排气口，多通道光电探测器至少具有两个探测通道，其中一个为参考通道，其余的为待测气体通道，每个待测气体通道对应一种待测成分；计算机内置浓度反演模型；光学气室位于红外光源和多通道光电探测器之间，红外光源发出的红外光通过光学气室后到达多通道光电探测器的与待测成分对应的待测气体通道，与待测成分对应的待测气体通道输出的信号依次经过滤波放大电路、模数转换电路处理后进入处理器，处理器通过处理，得到待测气体通道的输出信号的峰峰值和参考通道的输出信号的峰峰值的比值；该比值输入计算机，计算机根据该比值并结合内置的浓度反演模型计算出混合气体中特定成分浓度并显示。

2.根据权利要求1所述的混合气体中特定成分浓度检测系统，其特征在于，还包括光源驱动电路，光源驱动电路的输出接红外光源，以驱动红外光源发出红外光。

3.根据权利要求1所述的混合气体中特定成分浓度检测系统，其特征在于，所述处理器为单片机，单片机型号为STM32RCT6。

4.检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，先获取权利要求1所述的混合气体中特定成分浓度检测系统，然后按如下步骤进行：

1）建立该特定成分的浓度反演模型；

1.1）配置该特定成分不同浓度的样品气体；

1.2）开启浓度检测系统的红外光源和多通道光电探测器，分别将该特定成分不同浓度的样品气体通入光学气室，得到该特定成分不同浓度的样品气体对应的待测气体通道的输出信号的峰峰值和参考通道的输出信号的峰峰值的比值；

1.3）将该特定成分不同浓度值和得到的对应的比值进行数学拟合，即得到该特定成分的浓度反演模型；

2）开启浓度检测系统的红外光源和多通道光电探测器，将待测气体通入光学气室，得到待测成分对应的待测气体通道的输出信号的峰峰值和参考通道的输出信号的峰峰值的比值；

3）将步骤2）得到的比值代入步骤1）的浓度反演模型中，即得到待测气体中所测成分的浓度。

5.根据权利要求4所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，步骤1.3）的数学拟合采用最小二乘法，得到该特定成分浓度和比值的函数关系式；或者建立以该比值为纵坐标、该特定成分浓度为横坐标的坐标系，将得到的多组该特定成分浓度值和对应的比值在坐标系上进行拟合，得到该特定成分浓度和比值对应关系的曲线；该函数关系式或者曲线即为所述浓度反演模型。

6.根据权利要求4所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，所述混合气体为机动车排放的尾气；混合气体中的特定成分为CO、CO₂或者C₃H₈中的一种或者多种。

7.根据权利要求6所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，CO的浓度范围为0-14%；CO₂的浓度范围为0-20%；C₃H₈中的浓度范围为0-5000ppm。

8.根据权利要求4所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，如果混合气体中需要检测的特定成分有多个，则重复步骤1）分别建立每个待测成分的浓度反演模型；浓度检测系统中的多通道光电探测器的待测气体通道数量大于等于待测成分的个数；在进行步骤2）操作时，得到每个待测成分的比值。

9.根据权利要求4所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，步骤1.1）配置该特定成分不同浓度的样品气体，是将该特定成分浓度已知的标气和惰性气体混合以稀释得到需要的浓度；惰性气体为氮气。

10.根据权利要求4所述的检测混合气体中特定成分浓度的方法，其特征在于，红外光源光程长105mm。