气体浓度检测装置及方法制造方法及图纸

技术编号:21656367 阅读:25 留言:0更新日期:2019-07-20 05:07
本发明专利技术提供了一种气体浓度检测装置及方法,涉及环境检测技术领域,包括包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪和处理器;该准直镜将光源灯发出的目标光线平行射入气体吸收腔内;目标光线穿过存储在气体吸收腔内的待测气体后平行传输至第一光谱检测仪;第一光谱检测仪的分辨率低于指定值,用于检测接收到的目标光线,得到接收到的目标光线的第一光谱;处理器用于获取第一光谱,并根据第一光谱和预建立的气体反演模型,确定待测气体的气体预测数据。这种气体浓度检测装置采用低分辨率的第一光谱检测仪,降低了装置的成本,同时,这种利用第一光谱和气体反演模型预测气体预测数据的方式,在降低成本的同时,确保气体预测数据的高准确度。

Gas Concentration Detection Device and Method

【技术实现步骤摘要】
气体浓度检测装置及方法
本专利技术涉及环境检测
,尤其是涉及一种气体浓度检测装置及方法。
技术介绍
目前基于光谱的大气污染物(如挥发性有机物或氮氧化物等)浓度在线监测主要利用差分光学吸收光谱技术对气体的浓度进行反演的方法。差分光学吸收光谱技术是一种实时监测大气中痕量气体浓度的有效方法,其采用最小二乘拟合方法,用痕量气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合,得出大气中痕量气体的浓度。为了得到准确的气体成分和浓度,传统的气体浓度检测装置多配置分辨率高于指定值的光谱检测设备来获取高精度的光谱,进而进行反演计算,但配置该光谱检测设备成本过高,不利用大规模推广使用。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种气体浓度检测装置及方法,以缓解了传统气体浓度检测装置配置高成本的光谱检测设备,而导致不利用大规模推广使用的技术问题。第一方面,本专利技术实施例提供了一种气体浓度检测装置,其中,该装置包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪,以及和第一光谱检测仪连接的处理器;该光源灯用于发出目标光线;该准直镜用于将目标光线平行射入气体吸收腔内;气体吸收腔用于存储待测气体;目标光线穿过待测气体后平行传输至第一光谱检测仪;第一光谱检测仪的分辨率低于指定值,用于检测接收到的目标光线,得到接收到的目标光线的第一光谱;其中,第一光谱包括接收到的目标光线的波段和对应该波段的光波强度;处理器用于获取第一光谱,并根据第一光谱和预建立的气体反演模型,确定待测气体的气体预测数据;其中,气体预测数据包括待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。进一步的,第一光谱检测仪包括滤光器件和光谱检测器件;滤光器件用于将目标光线中多个预设波段对应的光线依次发射到光谱检测器件中;光谱检测器件用于检测波段对应的光线的光波强度。进一步的,该装置还包括分光器件,以及与第一光谱检测仪平行放置的第二光谱检测仪;该分光器件置于气体吸收腔和第一光谱检测仪之间;分光器件用于将气体吸收腔射出的平行光线均分成两束光线;第一光谱检测仪用于检测两束光线中的其中一束光线,得到第一光谱;第二光谱检测仪的分辨率高于指定值,用于检测分光器件所分的两束光线中的另一束光线,得到第二光谱;处理器还用于获取第二光谱,根据第一光谱和第二光谱对气体反演模型进行校正训练。进一步的,该装置还包括接口;该接口用于安装第二光谱检测仪,以使装置可随意安装或卸载第二光谱检测仪。进一步的,该装置还包括显示设备;显示设备用于显示气体预测数据。第二方面,本专利技术实施例还提供一种气体浓度检测方法,其中,该方法应用于处理器;该方法包括:获取第一光谱;其中,第一光谱为经过待测气体吸收后的平行光线的光谱;根据第一光谱和预建立的气体反演模型,确定待测气体的气体预测数据;其中,气体预测数据包括待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。进一步的,气体反演模型的训练过程,包括:获取光谱样本和气体数据样本;其中,气体数据样本为预先检测的待测气体样本对应的气体数据;按照设定的训练算法,应用光谱样本和气体数据样本训练初始反演模型,得到训练好的气体反演模型。进一步的,该方法还包括:获取第二光谱;根据第一光谱和第二光谱对气体反演模型进行校正训练。进一步的,根据第一光谱和第二光谱对气体反演模型进行校正训练的步骤,包括:根据第二光谱,反演计算待测气体的气体数据;利用第一光谱和气体反演模型,确定待测气体的气体预测数据;计算气体预测数据和气体数据的数据差值;将数据差值除以气体数据,得到气体反演模型的精度数据;判断精度数据是否大于预设精度阈值;如果是,利用第一光谱和气体数据对所气体反演模型进行校正训练。进一步的,利用第一光谱和气体数据对气体反演模型进行校正训练的步骤,包括:获取第一光谱和气体数据;按照设定的训练算法,应用第一光谱和气体数据训练气体反演模型,得到校正后的气体反演模型。第三方面,本专利技术实施例提供了一种服务器,该服务器包括存储器以及处理器,该存储器用于存储支持处理器执行第一方面所述方法的程序,该处理器被配置为用于执行该存储器中存储的程序。第四方面,本专利技术实施例还提供一种计算机存储介质,用于存储计算机程序指令,当计算机执行所示计算机程序指令时,执行如第一方面所述的方法。本专利技术实施例带来了以下有益效果:本专利技术实施例提供了一种气体浓度检测装置及方法,包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪,以及和第一光谱检测仪连接的处理器;该光源灯用于发出目标光线;该准直镜用于将目标光线平行射入气体吸收腔内;气体吸收腔用于存储待测气体;目标光线穿过待测气体后平行传输至第一光谱检测仪;第一光谱检测仪的分辨率低于指定值,用于检测接收到的目标光线,得到接收到的目标光线的第一光谱;其中,第一光谱包括接收到的目标光线的波段和对应该波段的光波强度;处理器用于获取第一光谱,并根据第一光谱和预建立的气体反演模型,确定待测气体的气体预测数据;其中,气体预测数据包括待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。这种气体浓度检测装置采用低分辨率的第一光谱检测仪,降低了装置的成本,同时,这种利用该第一光谱检测仪获得的第一光谱和气体反演模型预测气体预测数据的方式,实现了在降低成本的同时,确保气体预测数据的高准确度的目的。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种气体浓度检测装置的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的另一种气体浓度检测装置的结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的一种气体浓度检测方法的流程图;图4为本专利技术实施例提供的一种气体反演模型的校正训练流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。目前传统的气体浓度检测装置多配置分辨率高于指定值的光谱检测设备来获取高精度的光谱,进而进行反演计算,但配置该光谱检测设备成本过高,不利用大规模推广使用,基于此,本专利技术实施例提供的一种气体浓度检测装置及方法,可以实现在降低成本的同时,确保气体预测数据的高准确度的目的。为便于对本实施例进行理解,首先对本专利技术实施例所公开的一种气体浓度检测装置进行详细介绍。实施例一:本实施例提供了一种气体浓度检测装置,参考图1所示的一种气体浓度检测装置的结构示意图,该装置包括光源灯102、准直镜104、气体吸收腔106、第一光谱检测仪108,以及和第一光谱检测仪108连接的处理器110;上述光源灯102用于发出目标光线;上述光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体浓度检测装置,其特征在于,所述装置包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪,以及和所述第一光谱检测仪连接的处理器;所述光源灯用于发出目标光线;所述准直镜用于将所述目标光线平行射入所述气体吸收腔内;所述气体吸收腔用于存储待测气体;所述目标光线穿过所述待测气体后平行传输至所述第一光谱检测仪;所述第一光谱检测仪的分辨率低于指定值,用于检测接收到的目标光线,得到所述接收到的目标光线的第一光谱;其中,所述第一光谱包括所述接收到的目标光线的波段和对应该波段的光波强度;所述处理器用于获取所述第一光谱,并根据所述第一光谱和预建立的气体反演模型,确定所述待测气体的气体预测数据;其中,所述气体预测数据包括所述待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。

【技术特征摘要】
1.一种气体浓度检测装置,其特征在于,所述装置包括光源灯、准直镜、气体吸收腔、第一光谱检测仪,以及和所述第一光谱检测仪连接的处理器;所述光源灯用于发出目标光线;所述准直镜用于将所述目标光线平行射入所述气体吸收腔内;所述气体吸收腔用于存储待测气体;所述目标光线穿过所述待测气体后平行传输至所述第一光谱检测仪;所述第一光谱检测仪的分辨率低于指定值,用于检测接收到的目标光线,得到所述接收到的目标光线的第一光谱;其中,所述第一光谱包括所述接收到的目标光线的波段和对应该波段的光波强度;所述处理器用于获取所述第一光谱,并根据所述第一光谱和预建立的气体反演模型,确定所述待测气体的气体预测数据;其中,所述气体预测数据包括所述待测气体的气体成分和该气体成分的气体浓度。2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一光谱检测仪包括滤光器件和光谱检测器件;所述滤光器件用于将所述目标光线中多个预设波段对应的光线依次发射到所述光谱检测器件中;所述光谱检测器件用于检测所述波段对应的光线的光波强度。3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括分光器件,以及与所述第一光谱检测仪平行放置的第二光谱检测仪;所述分光器件置于所述气体吸收腔和所述第一光谱检测仪之间;所述分光器件用于将所述气体吸收腔射出的平行光线均分成两束光线;所述第一光谱检测仪用于检测所述两束光线中的其中一束光线,得到所述第一光谱;所述第二光谱检测仪的分辨率高于所述指定值,用于检测所述分光器件所分的两束光线中的另一束光线,得到第二光谱;所述处理器还用于获取所述第二光谱,根据所述第一光谱和所述第二光谱对所述气体反演模型进行校正训练。4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述装置还包括接口;所述接口用于安装所述第二光谱检测仪,以使所述装置可随意安装或...

【专利技术属性】
技术研发人员:廉玉生刘艳星胡晓婕金杨魏先福刘瑜黄敏
申请(专利权)人:北京印刷学院
类型:发明
国别省市:北京,11

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