[发明专利]混合气体近红外激光在线监测系统

摘要

混合气体近红外激光在线监测系统涉及信息技术，尤其是激光气体探测技术和信号处理技术领域。本发明针由云端混合气体集中分析系统和激光探测器端采集系统组成；云端混合气体集中分析系统由混合气体编号器、曲线标准化算法、离散余弦变换算法、混合气体特征记录器、在线监测端混合气体特征采集器组成；激光探测器端采集系统由激光探测器、曲线标准化算法、离散余弦变换算法、混合气体特征匹配器组成；本发明具有自动判定混合气体类型，自动更新混合气体激光探测装置数据，自动给出混合气体激光探测装置模块最优组合的功能，同时通过数据的积累混合气体近红外激光在线监测系统的精度不断提高。

主权项

混合气体近红外激光在线监测系统，其特征在于由云端混合气体集中分析系统和激光探测器端采集系统组成；云端混合气体集中分析系统由混合气体编号器、曲线标准化算法、离散余弦变换算法、混合气体特征记录器、在线监测端混合气体特征采集器组成；激光探测器端采集系统由激光探测器、曲线标准化算法、离散余弦变换算法、混合气体特征匹配器组成；混合气体编号器负责记录采样的被测混合气体在实验室条件下的气相参数和波长吸光率曲线；气相参数包括气压、混合气体监控阈值、气相色谱仪得出的气相组成及组分气体浓度；波长吸光率曲线为在确定气压的情况下，实验室条件下对采样的被测混合气体使用混合气体激光探测装置得出的波长吸光率曲线，其中混合气体激光探测装置由可调谐波长单频激光器、InGaAs材质激光探测器、可调谐激光器波长控制器、混合气体吸光率记录器组成；混合气体编号器对记录的被测混合气体进行编号，并生成混合气体吸光率树形列表，混合气体吸光率树形列表的表根是混合气体编号，混合气体吸光率树形列表的紧邻表根的枝干分两组，分别是特征组和阈值组，在特征组中记录混合气体的气压和由气压对应的混合气体波长吸光率曲线；波长吸光率曲线的步进波长为5nm，由可调谐激光器波长控制器控制可调谐波长单频激光器以5nm步进方式用近红外激光照射采样的混合气体，经可调谐激光器与InGaAs材质激光探测器固定距离后，读取InGaAs材质激光探测器的近红外激光强度通过比尔定律得出；对易爆类混合气体，混合气体监控阈值是实验室条件下被测混合气体临爆时的气压和波长吸光率曲线的合集；混合气体编号器将混合气体监控阈值编入混合气体吸光率树形列表，混合气体吸光率树形列表的阈值组内记录混合气体临爆时的气压和波长吸光率曲线；混合气体编号器调用曲线标准化算法将混合气体吸光率树形列表中的混合气体波长吸光率曲线全部标准化，标准化的方法包括：由5nm步进描点换算成10nm步进描点达到降噪效果，曲线统一从800nm到1650nm描点以减少数据量；经过曲线标准化算法处理的混合气体吸光率树形列表生成标准的混合气体吸光率树形列表；混合气体编号器调用离散余弦变换算法将标准的混合气体吸光率树形列表中的所有混合气体波长吸光率曲线进行离散余弦变换，生成混合气体特征树形列表，混合气体特征树形列表的表根是混合气体编号，混合气体特征树形列表中紧邻表根的枝干分成两组，分别是特征组和阈值组，在特征组内存储混合气体的气压和气压对应的由波长吸光率曲线经过离散余弦变换生成的直流系数F（0，0）和交流系数F（u，v），在阈值组内存储混合气体临爆时的气压和气压对应的由波长吸光率曲线经过离散余弦变换生成的直流系数F（0，0），阈值组内存储的气压和气压对应的F（0,0）作为混合气体临爆阈值；混合气体特征树形列表由混合气体特征记录器存储，混合气体编号器将混合气体编号与混合气体的气相参数对应存储于混合气体特征记录器，混合气体特征记录器根据混合气体编号存储混合气体特征树形列表和混合气体的气相参数；激光探测器由可调谐波长单频激光器、InGaAs材质激光探测器、可调谐激光器波长控制器、混合气体吸光率记录器、气压探测器组成；波长吸光率曲线的步进波长为5nm，由可调谐激光器波长控制器控制可调谐波长单频激光器以5nm步进方式用近红外激光照射采样的混合气体，经可调谐激光器与InGaAs材质激光探测器固定距离后，读取InGaAs材质激光探测器的近红外激光强度通过比尔定律得出；激光探测器读取被监测混合气体的气压和波长吸光率曲线；激光探测器调用曲线标准化算法将被检测混合气体的波长吸光率曲线标准化生成标准吸光率曲线，标准化的方法包括：由5nm步进描点换算成10nm步进描点达到降噪效果，曲线统一从800nm到1650nm描点以减少数据量；激光探测器调用离散余弦变换算法对标准吸光率曲线进行离散余弦变换生成被监测混合气体特征，被监测混合气体特征包括混合气体的气压和由标准吸光率曲线经离散余弦变换生成的直流系数F’（0,0）和交流系数F’（u，v）；激光探测器将被监测混合气体特征发送到云端混合气体集中分析系统的在线监测端混合气体特征采集器；在线监测端混合气体特征采集器，将被监测混合气体特征发送给混合气体特征记录器；混合气体特征记录器将被监测混合气体特征与已经存储的混合气体特征树形列表进行比较计算，比较计算的方法是找到与被测混合气体特征的气压相同且直流系数相同的混合气体特征树形列表，再从中比较被测混合气体特征的交流系数和混合气体特征树形列表中的交流系数，从低频向高频方向比较交流系数，找到交流系数与被测混合气体特征的交流系数数值相同最多的混合气体特征树形列表作为目标混合气体特征树形列表；混合气体特征记录器将目标混合气体特征树形列表和与目标混合气体特征树形列表对应的气相参数发送给激光探测器端采集系统的混合气体特征匹配器；激光探测器读取混合气体特征匹配器中的目标混合气体特征树形列表中的混合气体编号确认被检测混合气体类型；激光探测器读取混合气体特征匹配器中的目标混合气体特征树形列表中的阈值组的混合气体临爆阈值作为实时监测的告警阈值；当激光探测器端采集系统有读取被监测混合气体的气相参数的要求时，激光探测器从混合气体特征匹配器读取被检测混合气体的气相参数。