[发明专利]一种可变光程NDIR宽量程气体检测方法和系统

权利要求书

1.一种可变光程NDIR宽量程气体检测方法，其特征在于，包括：

基于朗伯比尔定律，修正环境参数，建立传感器输出电压与气体浓度及光程差的函数关系；

根据所述函数关系，建立分析模型，并确定所述分析模型的常量；

利用所述分析模型对待测气体的浓度进行定量分析。

2.根据权利要求1所述的可变光程NDIR宽量程气体检测方法，其特征在于，所述建立传感器器输出电压与气体浓度及光程差的函数关系，包括：

选择光谱范围包含被测气体的特征吸收波长的光源，在光源照射下，气体浓度C和光程差L以及传感器输出电压U之间的关系表达式S1为：

其中，K₀为光电转换的系数，与传感器型号以及后续调理电路的放大倍数有关；ε是被测气体的摩尔吸收系数；S(L1)为光程长度为L₁的损耗函数，S(L2)为光程长度为L₂的损耗函数；f(T，R)为环境参数温度T和湿度R对测量结果的干扰函数；L₁和L₂分别是光程变化前后的光程长度；U₁和U₂为光程长度为L₁和L₂时探测器的输出电压。

3.根据权利要求2所述的可变光程NDIR宽量程气体检测方法，其特征在于，所述根据所述函数关系，建立分析模型，并确定所述分析模型的常量，包括：

在不含被测气体的条件下，测量不同光程下的传感器输出电压，并采用最小二乘法进行优化拟合，从而确定函数S(L)；

建立被测气体在所需测量浓度范围的一系列梯度气体浓度的样本，测量不同光程下，不同气体浓度对应的传感器电压，得到作为建模依据的原始电压数据；

对所述原始电压数据进行处理后，进行多项式优化拟合，从而确定表达式S1中的参数K₀和ε，从而建立接收传感器输出电压-气体浓度和光程差的三维曲面关系模型，得到分析模型。

4.根据权利要求3所述的可变光程NDIR宽量程气体检测方法，其特征在于，所述利用所述分析模型对待测气体的浓度进行定量分析，包括：

确定合适的光程长度L₁和L₂；

根据所选取的光程长度L₁和L₂，测量对应光程下的传感器输出电压；

将光程差ΔL＝L₂-L₁和所述传感器输出电压代入已预先通过定标建立的所述分析模型，获得待测气体的浓度C。

5.根据权利要求4所述的可变光程NDIR宽量程气体检测方法，其特征在于，所述确定合适的光程长度L₁和L₂，包括：

以光程最小处L_min能够测量到的最大气体浓度C_max的一半为浓度阈值C_th，所述浓度阈值C_th对应的传感器输出电压为电压阈值U_th，首先测量被测气体在光程取最小L₁＝L_min时的传感器响应U₁，若测量结果小于电压阈值U_th，则预判断其浓度范围为偏大，反之偏小；

根据预判断结果，若浓度范围偏大，L₂选取大于L₁小于光程中位数值，反之选取大于光程中位数值，其中光程中位数值为(L_max-L_min)/2。