混合气体激光探测方法技术

混合气体激光探测方法涉及信息技术，尤其是激光气体探测技术和信号处理技术领域。本发明专利技术针对混合气体线宽无法确定且混合气体组份会有分子式不同但共价键相同导致对激光吸收干扰，激光测试无法得出准确浓度的缺陷采用波长吸光率曲线的离散余弦变换的直流系数作为确定临爆阈值与在线监控值的方式克服了混合气体浓度无法确定的问题，通过离散余弦变换直流系数体现强度的特点简化了近红外激光监控混合气体的步骤，提高了准确性。

Laser detection method for mixed gas

The method of laser detection of mixed gas involves information technology, especially in the field of laser gas detection and signal processing. According to the invention of mixed gas and mixed gas can not determine the linewidth component will be different but the same molecular formula of covalent bond cause the absorption of laser interference, the DC coefficient defect laser test can not reach accurate concentration with the wavelength of light absorption of discrete cosine transform rate curve as the concentration of the mixed gas can not be determined to overcome the problem of determining the detonation threshold and the online monitoring value, through discrete cosine transform DC coefficient reflects the strength characteristics of simplified near infrared laser monitoring of mixed gas steps, improve the accuracy of.

【技术实现步骤摘要】
混合气体激光探测方法
本专利技术涉及信息技术，尤其是激光气体探测技术和信号处理

技术介绍
目前，石油化工作为工作区的重大隐患，工作区域需要对可燃气体采用一种可靠、稳定的方法对其浓度进行实时检测，监测其不超过临界值，以保证日常安全生产。储油罐是一种大型容器，是炼油厂、油田、油库以及石油管道行业中的重要设备，专门用于接收、储存和发放易燃、易爆的油品介质。正是由于它储存的油品具有易燃、易爆、易产生静电的特殊性质，使其成为石油储运行业中安全管理工作的重要对象。在油罐日常的使用和管理中，任何一个人的不安全行为和物的不安全状态，都可能造成事故的发生，导致巨大的经济损失和人身伤害事故。储油罐的安全管理是油库管理的其他各项工作的前提，是安全生产的生命线，也是改善经营环境、提高企业经济效益的基础。因此，加强储油罐的安全管理，及时发现和消除储油罐的不安全因素，杜绝各类事故的发生，对石油储运企业具有重要意义。公知石油化工使用的常用二次密封舱管道抽气、管道传输、安全区域化验，抽气方式感知，感知滞后性，抽气形成负压，空气进入密封舱，给石油安全生产带来极大危害。倘若因此发生燃烧或爆炸，那将是极其重大的安全事故，对社会安定以及人类进步也会造成巨大的影响。如何避免在可燃气体检测时无源（即不带电）、实时状态，能够安全、高效直接判断大型应用场所中可燃气体的泄漏范围，已经成为亟需解决的问题。目前中国石油在储油罐的二次密封舱使用定时抽风装置，将混合油气抽出到安全区域用带电的传感器进行检测，如果出现浓度过大，再启动注入氮气的装置来降低储油罐风险。此方法面临几个现实问题，第一抽取的时间频率过频繁耗能大，抽取的时间频率过稀疏无法及时发现险情，即使不断抽取储油罐气体用来检测由于安全区域距离油罐事发地距离很远也不能保证及时发现问题；第二抽取气体的方位固定，无法对储油罐全区域进行检测尤其是储油罐的中心区域。同样在汽油储存领域也有汽油油气在内浮顶储油罐存储时易泄漏到浮盘与罐顶之间的空间中，遇有雷电或静电感应，可以燃爆储油罐，造成安全事故的隐患。内浮顶储油罐是立式圆筒形金属油罐的一种，由于其在降低油品损耗、减少火灾危险性以及满足环保要求等方面较其它形式油罐更具优势。内浮顶把介质即罐内储料和空气有效隔绝，从一定程度上也降低了发生火灾爆炸的危险等级，因此目前在炼化企业大量使用内浮顶罐储装汽油及其它易挥发性油品。但是，内浮顶储油罐使用一段时间后，由于浮盘、运动部件、密封件磨损，储存原料的气相（具备可燃气气体性质气体）部分，泄漏到浮盘与罐顶之间的空间中，遇有雷电或静电感应，可以燃爆储油罐，造成安全事故。目前解决问题的办法是，定期对轻质油监控指标包括蒸汽压（C4含量）、硫含量等进行采样分析；采样分析频次应每罐每周不少于1次；建立可燃气体浓度检测制度，没有设置氮封设施的轻质油储罐每月检测不少于1次，设置氮封措施的储罐可适当延长，但至少每季度检查1次。因此，们需要一种能够在储油罐上在线监测油气的装置，要求这种装置，是绝对安全的，当装置感知油气超标时，能够立即通知值班人员，采取“注氮”或“停车检查”等具体技术措施。即使按照上述规定操作，现场操作人员的工作强度较大，难以持久合规操作，监管人员工作也难以量化落实。并且，人工巡检周期较长，难免在巡检周期外，漏检油气超标时机，埋下安全隐患。为安全运行起见，需要对内浮顶油罐内的油气进行在线监测。针对原油储油罐的混合油气，有专利号为201510052757X，专利名称为“多种条件下油气类混合气体无源激光探测实现的方法”的专利，该专利技术克服的技术难点在于以下两点：第一，油气类气体是混合气体组成成分复杂，不同品质的原油的油气其组成成分有所差别；第二，同品质原油的油气气体在不同温度下其混合成分不同。通过该专利技术所描述的实验装置以原油品质，外界温度两个维度为依据测量原油蒸发量，气相组成情况两个基本值，再使用气相色谱检测装置记录临爆点的气相组成，根据原油品质和外界温度，将临爆点的气相组成描绘成曲线图，再将曲线图做模数转换，达成输入原油品质和外界温度数值可以输出临爆点气相组成数值的方法，该方法称作多种条件下油气类混合气体无源激光探测实现的方法，用作多种条件下油气类混合气体无源激光探测报警装置的核心技术。针对汽油储油罐的混合油气，有申请号为201710032745X，专利技术名称为“油气类混合气体激光在线采样探测实现的方法”的专利申请，该专利技术专利申请的技术难点在于：1、使用色谱仪检测不用考虑混合油气气相组成，而使用红外带通滤波器检测必须考虑不同气相组成与色谱仪检测结果的差异性，原因是红外带通滤波器检测只能针对气相组成的主要气体进行检测，不同的气体所用的红外光频率不同，该专利技术主要针对汽油油气气相组分中的正丁烷和异戊烷进行红外带通滤波器检测并比较检测结果与色谱仪在相同环境下检测结果的差异，从而做出差异补偿。2、同品质汽油的油气类气体是混合气体，组成成分复杂。通过该专利技术所描述的实验装置以汽油品质、外界空气注入量两个维度为依据测量汽油蒸发量，使用气相色谱仪检测装置记录气相组成情况，根据气相组成描绘成曲线图，达成将红外带通滤波器的探测器测量的实际汽油气相组成值曲线图模数转换补偿修正的方法，该方法称作油气类混合气体激光在线采样探测实现的方法，用作油气类混合气体在线采样探测报警装置的核心技术。上述的两种现有技术对混合油气的类型和使用环境都具有一定的限制，原油油气的测定方法和汽油油气的测定方法完全不同，对原油油气的测定使用特殊装置对油气气相组成和临爆点温度梯度做了记录，使用激光气体探测技术跟踪原油主要成分的浓度，达到临爆点气相组成时报警；汽油油气使用色谱仪和激光气体探测技术同时跟踪正丁烷和异戊烷的浓度，描绘出两种手段的实验室数据差别，然后修正到激光气体探测的装置中，达到激光气体探测更加准确的效果，同样是达到临爆点气相组成时报警。
技术介绍
，有《中国职业医学》,2011(S1):8-10，描述的《工作场所空气中甲烷、丙烷、丁烷或异丁烷直接进样气相色谱测定》，其内容说明使用激光气体探测技术不容易区分的丙烷、丁烷、异丁烷可以直接气相色谱测定的现有技术。
技术介绍
，有《环境监测管理与技术》,2007,19(6):33-35，描述了《气相色谱法测定空气和废气中8种烃类化合物》，其内容说明建立针筒采样、大口径毛细管柱分离、气相色谱-氢火焰离子化检测器测定空气和废气中甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、丙烷、异丁烷、正丁烷和正戊烷等8种烃类化合物的方法。
技术介绍
，有俄罗斯NewLaserTechnology公司生产的可调谐波长单频激光器可以提供650-1650nm波长。其产品采用了特殊的双制冷设计，调谐波长的时候可以基本保持输出功率的稳定无变化。产品可调谐范围在2-3nm之间。
技术介绍
，物理学报第59卷第10期2010年10月，《基于多波长激光吸收光谱技术的气体浓度与温度二维分布遗传模拟退火重建研究》，利用可调谐半导体激光吸收光谱技术实现气体浓度温度二维分布重建。采用四路波分复用技术，将遗传算法与模拟退火算法相结合，对于图像重建过程中建立的非线性投影方程组进行求解。
技术介绍
，西南科技大学学报第26卷第1期，《光声气体检测系统中半导体激光器的波长调制》，在光声光谱法气体检测中，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
混合气体激光探测方法，其特征在于由以下步骤完成：（1）编号混合气体；为被测混合气体编号，得到编号的混合气体；（2）采集编号的混合气体用气相色谱仪分析气相组成计算临爆极限的吸光率阈值；采集编号的混合气体，在实验室应用气相色谱仪分析得到编号的混合气体的气相组成，当编号的混合气体中含有易燃组份时根据理查特理公式计算混合气体的临爆极限的吸光率阈值；将编号的混合气体中重点监测的气相组成成份的气体编号得到被编号的气体，实验室通过确定被编号气体的告警阈值和告警条件，告警条件分为大于等于和小于等于，告警条件根据编号的混合气体用途决定；（3）实验室条件下对编号的混合气体临爆极限状态测试得出波长吸光率曲线，由吸光率曲线经离散余弦变换生成在线监测的阈值；当编号的混合气体包含易燃气体组分时，实验室调整编号的混合气体浓度达到混合气体的临爆极限并记录吸光率阈值，使用可调谐激光吸收光谱技术在激光波长650nm到激光波长1700nm之间每增加4‑20nm波长的光谱进行一次被测混合气体吸光率记录，形成横坐标是激光波长从650nm到1700nm，纵坐标是编号的混合气体吸光率的编号的混合气体阈值吸光率光谱；对编号的混合气体阈值吸光率光谱进行离散余弦变换，记录离散余弦变换后直流系数即DC系数的值为编号的混合气体的在线监测的阈值，阈值的确定采取多次测量取均值的方法减小误差；当编号的混合气体不包含易燃气体时，实验室调整编号的混合气体浓度达到编号的混合气体中重点检测的气相组成成份的编号气体的吸光率阈值，使用可调谐激光吸收光谱技术在激光波长650nm到激光波长1700nm之间每增加4‑20nm波长的光谱进行一次被测混合气体吸光率记录，形成横坐标是激光波长从650nm到1700nm，纵坐标是编号的混合气体吸光率的编号的混合气体阈值吸光率光谱；对编号的混合气体阈值吸光率光谱进行离散余弦变换，记录离散余弦变换后DC系数的值为编号的混合气体的在线监测的阈值；（4）使用可调谐激光吸收光谱技术实时监测编号的混合气体的在线监测值；使用可调谐激光吸收光谱技术实时监测编号的混合气体，在激光波长650nm到激光波长1700nm之间每隔4‑20nm波长的光谱进行一次编号的混合气体吸光率记录，形成横坐标是激光波长从650nm到1700nm，纵坐标是编号的混合气体吸光率的编号的混合气体吸光率光谱，对编号的混合气体吸光率光谱进行离散余弦变换，记录离散余弦变换后DC系数的值为编号的混合气体的在线监测值；（5）根据告警条件比较混合气体的在线监测值和混合气体的在线监测的阈值；读取编号的混合气体的告警条件，实时比较编号的混合气体的在线监测值与编号的混合气体的在线监测的阈值，符合告警条件时触发警报。...

【技术特征摘要】
1.混合气体激光探测方法，其特征在于由以下步骤完成：（1）编号混合气体；为被测混合气体编号，得到编号的混合气体；（2）采集编号的混合气体用气相色谱仪分析气相组成计算临爆极限的吸光率阈值；采集编号的混合气体，在实验室应用气相色谱仪分析得到编号的混合气体的气相组成，当编号的混合气体中含有易燃组份时根据理查特理公式计算混合气体的临爆极限的吸光率阈值；将编号的混合气体中重点监测的气相组成成份的气体编号得到被编号的气体，实验室通过确定被编号气体的告警阈值和告警条件，告警条件分为大于等于和小于等于，告警条件根据编号的混合气体用途决定；（3）实验室条件下对编号的混合气体临爆极限状态测试得出波长吸光率曲线，由吸光率曲线经离散余弦变换生成在线监测的阈值；当编号的混合气体包含易燃气体组分时，实验室调整编号的混合气体浓度达到混合气体的临爆极限并记录吸光率阈值，使用可调谐激光吸收光谱技术在激光波长650nm到激光波长1700nm之间每增加4-20nm波长的光谱进行一次被测混合气体吸光率记录，形成横坐标是激光波长从650nm到1700nm，纵坐标是编号的混合气体吸光率的编号的混合气体阈值吸光率光谱；对编号的混合气体阈值吸光率光谱进行离散余弦变换，记录离散余弦变换后直流系数即DC系数的值为编号的混合气体的在线监测的阈值，阈值的确定采取多次...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，
申请(专利权)人：李岩，
类型：发明
国别省市：北京,11