[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

摘要

本发明一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法，它涉及信号处理方法，特别是一种拉曼气体分析仪中气体浓度信号的处理方法，具体步骤如下1）获取原始光谱信号；2）光谱信号预处理；3）计算各组分气体浓度；4）判断高浓度信号是否稳定，若不稳定，则直接输出各组分气体浓度；若稳定，则进行低浓度光谱信号的二次处理，然后重新计算各组分气体浓度，再输出各组分气体浓度。本发明的方法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。

主权项

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；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，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，然后重新计算各组分气体浓度，再输出各组分气体浓度；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.在进气口通入待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待测定混合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待测定混合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，从而也可计算出混合气中其他n种气体的浓度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.在进气口通入待测定混合气体，待混合气稳定；步骤3.2.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3.3.找到一种气体的光谱图幅值比较大，将此气体作为实际测量载气，定为第n+1种气体；步骤3.4.光谱图采集器采集对应的混合气体的光谱图；步骤3.5.数据分析模块根据对应的混合气体所得的光谱图，得到V测i、V测(n+1)，根据标定数据库可得和由得到其中，V测i、V测(n+1)分别为混合气体中的某一种气体和实际测量载气光谱图的波峰高度；n测i、n测(n+1)分别为混合气体中的某一种气体和实际测量载气的浓度，并且光谱图中得到的是V测i、V测(n+1)，k标i、k标(n+1)从从标定步骤得到的标定数据库中已知；步骤3.6.由式n测1+n测2+...+n测n+n测(n+1)＝1，可计算出实际测量载气的浓度n测(n+1)，从而也可计算出混合气中其他n种气体的浓度n测i。