校准激光器的波长的方法及装置、气体浓度分析仪制造方法及图纸

本公开涉及校准激光器的波长的方法及装置、以及气体浓度分析仪。一种校准波长的方法包括：存储在标定时获得的零气二次谐波光谱和标准浓度二次谐波光谱；获得待测气体二次谐波光谱；在判断待测气体浓度在第一范围时根据吸收峰最大值来确定待测气体的吸收峰中心位置且获得与标准浓度光谱中的吸收峰中心位置间的偏差，在偏差超出预定值时根据偏差生成反馈信号以校准波长；及在判断待测气体浓度在第二范围时，根据待测气体光谱与零气光谱的相似度来确定待测气体的吸收峰中心位置且获得与零气光谱中的吸收峰中心位置间的偏差，在偏差超出预定值时根据偏差生成反馈信号以校准波长，其中第一与第二范围不重叠，第一范围的值大于第二范围的值。

【技术实现步骤摘要】
校准激光器的波长的方法及装置、气体浓度分析仪
本公开涉及气体浓度检测，具体来说，涉及利用中红外激光测量痕量气体浓度。
技术介绍
为了降低烟气排放中的氮氧化物(NOX)，燃煤电厂普遍采用选择性催化还原技术(SCR)或选择性非催化还原技术(SNCR)对排放的烟气进行脱硝处理。脱硝处理时，通常在烟气中注入氨水或尿素，使得主要成分氨气与氮氧化物发生化学反应，生成对环境无害的氮气和水汽。合理的控制氨注入量对于烟气脱硝处理至关重要，氨注入过少会导致氮氧化物转化效率过低，氨注入过量会导致过量氨气的产生，过量的氨气(NH3)会逃出脱硝反应区，与工艺流程中产生的硫酸盐发生反应生成硫酸铵盐，铵盐会严重腐蚀下游烟气管道及其他设备，导致昂贵的维护费用。因此为了使烟气脱硝效率达到最优，同时降低氨气排放及消耗，必须对脱硝处理后烟气中残余的氮氧化物和逃逸的氨气浓度进行实时监控。目前，有些分析仪采用激光来进行氨逃逸在线测量，例如采用近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术(TunableDiodeLaserAbsorptionSpectroscopy，简称为TDLAS)。然而，受环境温度变化以及激光器控制电路的噪声等因素的影响，激光器的输出波长会发生漂移，这会降低基于激光方法测量气体浓度的分析仪器的稳定性。另外，基于TDLAS的氨逃逸仪表从结构来讲主要分为两类，原位安装式和高温伴热抽取式。不论是原位对穿安装还是原位单侧安装，都无法在测量现场完成标气标定，需要将仪表拆卸，标定过程复杂。采用高温伴热抽取式，有效地避免了原位测量中出现的各种问题，但是由于近红外波段氨气的吸收谱线较弱，利用直接吸收方法有效光程短，测量灵敏度不高。利用高温伴热抽取式采样结合长光程吸收池技术，将有效光程提高到数十米，很好地弥补了氨分子近红外谱线吸收较弱的缺点，从而极大地提高了测量精度和检测下限，但是长光程吸收池这种精密光学元件并不适合应用到高温、高粉尘、高铵盐的工况环境。运行一段时间后，需要对长光程池进行清洗和重新对光，增加了维护难度和成本。从测量原理来讲，基于TDLAS的仪表均使用了近红外激光器，选取了氨分子在近红外波段的吸收谱线。而在近红外波段氨分子吸收谱线受到水分子吸收谱线的严重干扰，考虑到烟道中水汽浓度的剧烈变化，上述产品几乎无法避免水汽干扰带来的影响，这不仅会导致氨气测量精度的降低，而且使得氨气浓度测量值出现偏差。另外，还存在着对残余的氮氧化物和逃逸的氨气浓度同时进行在线测量的需求。在高温条件下，氮氧化物(NOX)的主要成分是一氧化氮(NO)。当前，测量NO的主要方法包括化学发光法、非分散红外法、紫外吸收法等，而如上所述氨逃逸在线测量主要采用近红外可调谐二极管激光吸收光谱技术。因此，目前为了同时测量NO和NH3通常需要结合不同的测量技术。然而，使用不同的技术同时测量NO和NH3增加了测量的难度以及装置的复杂性。而且NO的上述各种测量方法也存在着各种各样的问题。另外，在例如环保领域，还存在着对其他各种痕量气体浓度进行精确测量的需求。针对上述的现有技术中的问题中的一个或多个，存在对于新的技术的需求。
技术实现思路
本公开的目的之一是提供一种新型的用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法及装置、以及新型的气体浓度分析仪。根据本公开的一个方面，提供了一种用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法，其包括：存储在对气体浓度分析仪进行标定时获得的零气二次谐波光谱和标准浓度二次谐波光谱；获得待测气体的二次谐波光谱；判断待测气体的浓度处于第一范围还是第二范围；在判断待测气体的浓度处于第一范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰的最大值来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与标准浓度二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长；以及在判断待测气体的浓度处于第二范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱与零气二次谐波光谱的相似度来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与零气二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长，其中第一范围与第二范围不重叠，第一范围的值大于第二范围的值。根据本公开的另一个方面，提供了一种用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的装置，其包括：存储部件，所述存储部件存储在对气体浓度分析仪进行标定时获得的零气二次谐波光谱和标准浓度二次谐波光谱；获得部件，所述获得部件获得待测气体的二次谐波光谱；判断部件，所述判断部件判断待测气体的浓度处于第一范围还是第二范围；第一范围校准部件，所述第一范围校准部件在所述判断部件判断待测气体的浓度处于第一范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰的最大值来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与标准浓度二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长；以及第二范围校准部件，所述第二范围校准部件在所述判断部件判断待测气体的浓度处于第二范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱与零气二次谐波光谱的相似度来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与零气二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长，其中第一范围与第二范围不重叠，第一范围的值大于第二范围的值。根据本公开的另一个方面，提供了一种用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的装置，其包括：一个或更多个处理器；以及一个或更多个存储器，被配置为存储一系列计算机可执行指令，其中所述一系列计算机可执行指令在由所述一个或更多个处理器运行时使得所述一个或更多个处理器执行上述的用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法。根据本公开的另一个方面，提供了一种非暂态的计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在由一个或更多个处理器运行时使得所述一个或更多个处理器执行上述的用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法。根据本公开的另一个方面，提供了一种气体浓度分析仪，其包括：激光器，被配置为发射中红外波段的激光；驱动电路，耦接到激光器，并且被配置为向激光器提供电流驱动信号，以便控制激光器发射的激光的波长；吸收池，被配置为容纳待测气体，并且使激光器发射的激光能透射通过该吸收池；探测器，被配置为接收透射通过吸收池的激光并且把激光的强度转换为电信号；以及信号处理电路，被配置为接收探测器输出的电信号，并且利用该电信号计算得到待测气体的浓度；其中，所述信号处理电路包括上述的用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的装置或者上述的非暂态的计算机可读介质。通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1示出了根据本公开一些示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法，其特征在于，包括：存储在对气体浓度分析仪进行标定时获得的零气二次谐波光谱和标准浓度二次谐波光谱；获得待测气体的二次谐波光谱；判断待测气体的浓度处于第一范围还是第二范围；在判断待测气体的浓度处于第一范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰的最大值来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与标准浓度二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长；以及在判断待测气体的浓度处于第二范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱与零气二次谐波光谱的相似度来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与零气二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长，其中第一范围与第二范围不重叠，第一范围的值大于第二范围的值。

【技术特征摘要】
1.一种用于校准气体浓度分析仪中的激光器的波长的方法，其特征在于，包括：存储在对气体浓度分析仪进行标定时获得的零气二次谐波光谱和标准浓度二次谐波光谱；获得待测气体的二次谐波光谱；判断待测气体的浓度处于第一范围还是第二范围；在判断待测气体的浓度处于第一范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰的最大值来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与标准浓度二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长；以及在判断待测气体的浓度处于第二范围的情况下，根据待测气体的二次谐波光谱与零气二次谐波光谱的相似度来确定待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置，并且计算待测气体的二次谐波光谱中的吸收峰中心位置与零气二次谐波光谱中的吸收峰中心位置之间的偏差，在偏差超出预定值时，根据该偏差生成反馈信号以校准激光器的波长，其中第一范围与第二范围不重叠，第一范围的值大于第二范围的值。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一范围与第二范围由阈值来划分，第一范围为大于阈值的值，第二范围为小于或等于阈值的值。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标准浓度为满量程浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王胤，陆寅，康鹏，
申请(专利权)人：宁波海尔欣光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33