[发明专利]一种基于TDLAS的甲烷检测方法及系统

说明书

本说明书实施例提供一种基于TDLAS的甲烷检测方法及系统，其中，该方法包括：获取TDLAS系统输出的与甲烷浓度相关的二次谐波信号；对二次谐波信号进行分解，生成多个内涵模态分量信号及一个残差信号；基于多个内涵模态分量信号及一个残差信号，确定甲烷浓度，具有抑制噪声干扰，提高甲烷检测的准确度的优点。

技术领域

本说明书涉及甲烷检测领域，特别涉及一种基于TDLAS的甲烷检测方法及系统。

背景技术

可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)技术是一种将激光应用于吸收光谱测量技术的光谱学测量方法，采用其检测气体浓度的原理是：激光穿过待测气体，且激光波长和待测气体吸收谱线的中心波长相同时，待测气体分子吸收该波长的激光，从而造成激光强度衰减，因此通过分析透射光的光强信息计算待测气体浓度。在TDLAS系统中，信噪比和稳定性是衡量系统性能的两个重要指标，然而限制TDLAS系统信噪比和检测灵敏度的最主要原因是系统噪声的干扰，TDLAS系统噪声来源主要包括激光强度和波长偏移、激光散粒噪声、探测器噪声、热噪声、干涉噪声等。

因此，需要提供一种基于TDLAS的甲烷检测方法及系统，用于抑制噪声干扰，提高甲烷检测的准确度。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种基于TDLAS的甲烷检测方法，所述方法包括：获取TDLAS系统输出的与甲烷浓度相关的二次谐波信号；对所述二次谐波信号进行分解，生成多个内涵模态分量信号及一个残差信号；基于所述多个内涵模态分量信号及所述一个残差信号，确定甲烷浓度。

在一些实施例中，所述对所述二次谐波信号进行分解，生成多个内涵模态分量信号及一个残差信号，包括：S1、确定所述二次谐波信号的上包络线及下包络线，基于所述二次谐波信号的上包络线及下包络线确定均值包络线，基于所述均值包络线确定第一候选分量信号；S2、判断所述第一候选分量信号是否满足预设条件，若是，将所述第一候选分量信号作为一个所述内涵模态分量信号，用所述二次谐波信号减去所述第一候选分量信号，生成待分解信号，执行S3，若否，对所述第一候选分量信号进行二次分解，确定一个内涵模态分量信号，用所述二次谐波信号减去所述内涵模态分量信号，生成待分解信号，执行S3；S3、判断所述待分解信号是否具备包络线，若是，执行S4，若否，将所述待分解信号作为所述残差信号，结束分解；S4、确定所述待分解信号的上包络线及下包络线，基于所述待分解信号的上包络线及下包络线确定均值包络线，基于所述均值包络线确定第二候选分量信号；S5、判断所述第二候选分量信号是否满足预设条件，若是，将所述第二候选分量信号作为一个所述内涵模态分量信号，用所述待分解信号减去所述第二候选分量信号，更新待分解信号，执行S3，若否，对所述第二候选分量信号进行二次分解，确定一个内涵模态分量信号，用所述待分解信号减去所述第二候选分量信号，更新待分解信号，执行S3。

在一些实施例中，所述约束条件包括极值点个数和过零点个数之间的差值的绝对值小于或等于1。

在一些实施例中，所述约束条件包括上包络线和下包络线关于时间段轴对称。

在一些实施例中，所述约束条件包括上包络线和下包络线之间的差值的绝对值小于差值阈值。

本说明书实施例之一提供一种基于TDLAS的甲烷检测系统，所述系统包括：信号获取模块，用于获取TDLAS系统输出的与甲烷浓度相关的二次谐波信号；信号分解模块，用于对所述二次谐波信号进行分解，生成多个内涵模态分量信号及一个残差信号；浓度确定模块，用于基于所述多个内涵模态分量信号及所述一个残差信号，确定甲烷浓度。