一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法技术方案

本发明专利技术属于气相物质在线检测技术领域，尤其涉及一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法。该光谱协同检测气相物质的系统设备结构简单、模块化、信息化集成度较高，可实现原位、快速、全面、连续的定性定量识别检测。一种光谱协同检测气相物质的系统设备，包括有：管道；光谱协同结构包括有高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件；高光谱组件中包括有高光谱成像仪、高光谱数据采集解析模块；太赫兹时域光谱组件中包括有太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极、太赫兹时域光谱数据采集解析模块；激光诱导击穿光谱组件中包括有激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块以及激光诱导击穿光谱数据采集解析模块。

【技术实现步骤摘要】
一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法
本专利技术属于气相物质在线检测
，尤其涉及一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法。
技术介绍
随着越来越多生产加工企业对物联网、云计算以及大数据等技术的利用，使得智能工厂构建形成了一个包含物联网技术、物联网感知技术、数据分析技术、业务使用技术以及云计算技术在内的技术框架，最终实现现代社会要求下的智能生产。智慧工厂意味着工厂和企业之间有了更多的网络连接，通过互联网实现了资源以及信息的共享，从而有效的提高生产制造各个环节的效率，提升了企业的整体竞争力；此外，计算及智能技术将会被越来越广泛的利用到生产流水线的各个环节，通过人工智能完成对于生产制造的优化、个性化等；最后，通过不断提高的生产技术以及生产特点，促使消费者出现观念的转变，增加消费者对于公司生产商品的购买欲，从本质上改变消费者的消费行为，增加企业的营业额。具体的，要保证智慧工厂的生产运行，首先要从生产车间做起。生产车间的生产要求要满足上述第一阶段，要有充分实现产品互联以及信息共享模式；其次，要通过人工智能管理系统，对于车间的生产、产品的包装以及质量检测等进行全方位的监督以及改进。通过对生产流水资源的合理分析进行再分配，使得资源能够最大化的利用。最后要将市场大数据进行收集以及规划分析，得到最适合市场需求的商品类型并对其进行增量以及质量改进。其中，具体到气相物质（成品、半成品）的检测，根据其构成组分的不同，可细化分为针对无机物、有机物（有机化合物）、微生物含量的定性、定量检测。然而专利技术人在研究过程中发现，现有检测方法大多只能实现针对某一特定组分的检测，例如：针对有机物的检测方法包括有气相、液相色谱法、气质联用法、红外法等；而针对无机物的检测方法则包括有各类化学法、原子吸收法、等离子发射光谱法、荧光光谱法、氢化物发生原子吸收法、荧光法、催化极谱法、选择性离子电极、容量法、电位法、中子活化分析法等。此外，上述检测方法大多均存在有监测周期长、预处理过程复杂、存在二次污染物以及只能在实验室环境中进行等缺陷，不利于提高气相物质的检测效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法，该光谱协同检测气相物质的系统设备结构简单、模块化、信息化集成度较高，可实现原位、快速、全面、连续的定性定量识别检测，并可为大数据、人工智能检测提供了基础技术支持。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案：一种光谱协同检测气相物质的系统设备，包括有：用于输送待检测气相物质的管道；光谱协同结构；所述光谱协同结构中包括有高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件；高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件沿管道进气方向一侧至管道出气方向一侧方向顺次安装；其中，高光谱组件中包括有高光谱成像仪、高光谱数据采集解析模块；太赫兹时域光谱组件中包括有太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极、太赫兹时域光谱数据采集解析模块；激光诱导击穿光谱组件中包括有激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块以及激光诱导击穿光谱数据采集解析模块。进一步的，所述光谱协同检测气相物质的系统设备中还包括有：激光诱导击穿光谱检测管段；激光诱导击穿光谱检测管段由上检测管段以及下检测管段构成；其中，上检测管段的尺寸自上而下逐渐缩小，用于密封包覆激光诱导击穿光谱组件中激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块；下检测管段呈圆柱体状，且下检测管段上设置有进气口以及出气口，进气口朝向输送待检测气相物质的管道进气方向，出气口朝向输送待检测气相物质的管道出气方向；进气口水平位置处的下检测管段内部安装有进气控制椭圆管柱，出气口水平位置处的下检测管段内部安装有出气控制椭圆管柱，进气控制椭圆管柱的优弧以及出气控制椭圆管柱的优弧分别与下检测管段的内壁相匹配，用于起到控制进气口进气量以及出气口出气量的作用。进一步的，进气控制椭圆管柱与出气控制椭圆管柱同轴接连，并由同一个电机带动以实现水平方向的旋转。进一步的，所述光谱协同检测气相物质的系统设备中还包括有：数据采集解析总控单元；数据采集解析总控单元分别与高光谱组件中的高光谱数据采集解析模块、太赫兹时域光谱组件中的太赫兹时域光谱数据采集解析模块、激光诱导击穿光谱组件中的激光诱导击穿光谱数据采集解析模块建立有数据通信互联关系。进一步的，所述高光谱成像仪过设在管道的正上方位置处，且与管道呈一非90°的倾斜夹角。进一步的，太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极相对设置；太赫兹时域光谱发射极过设在管道的正上方位置处，太赫兹时域光谱接收极过设在管道的正下方位置处，且太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极均与管道呈一非90°的倾斜夹角。进一步的，激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块均过设在管道的正上方位置处；激光诱导击穿光谱发射模块与管道呈一90°的垂直夹角，激光诱导击穿光谱接收模块与管道呈一非90°的倾斜夹角。另一方面，本专利技术还公开了一种光谱协同检测气相物质的方法，将高光谱组件解析所得气相物质数据定义为HEn、HYn、HWn；其中，HEn表示高光谱组件解析所得的第n项无机物的含量，HYn表示高光谱组件解析所得的第n项有机物的含量，HWn表示高光谱组件解析所得的第n项微生物的含量；将太赫兹时域光谱组件解析所得气相物质数据定义为TEn、TYn、TWn；其中，TEn表示太赫兹时域光谱组件解析所得的第n项无机物的含量，TYn表示太赫兹时域光谱组件解析所得的第n项有机物的含量，TWn表示太赫兹时域光谱组件解析所得的第n项微生物的含量；将激光诱导击穿光谱组件解析所得气相物质数据定义为LEn、LYn、LWn；其中，LEn表示激光诱导击穿光谱组件解析所得的第n项无机物的含量，LYn表示激光诱导击穿光谱组件解析所得的第n项有机物的含量，LWn表示激光诱导击穿光谱组件解析所得的第n项微生物的含量；所述光谱协同检测气相物质的方法的输出规则为：在有机物、微生物的检测过程中，当TEn>HEn、TEn>LEn或TEn>HEn、TEn<LEn或TEn<HEn、TEn>LEn时，输出TEn；当TEn<HEn、TEn<LEn时，相对偏差<50%时输出TEn，相对偏差>50%时输出（Ten+HEn+LEn）/3；在无机物的检测过程中，输出LWn。本专利技术提供了一种光谱协同检测气相物质的系统设备及方法，该光谱协同检测气相物质的系统设备包括有管道以及光谱协同结构；其中，光谱协同结构高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件。具有上述结构特征的光谱协同检测气相物质的系统设备，其结构简单、模块化、信息化集成度较高，可实现原位、快速、全面、连续的定性定量识别检测，并可为大数据、人工智能检测提供了基础技术支持。附图说明图1为本专利技术光谱协同检测气相物质的系统设备的结构示意图；图2为本专利技术进气口以及进气控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，包括有：/n用于输送待检测气相物质的管道；/n光谱协同结构；所述光谱协同结构中包括有高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件；高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件沿管道进气方向一侧至管道出气方向一侧方向顺次安装；/n其中，高光谱组件中包括有高光谱成像仪、高光谱数据采集解析模块；太赫兹时域光谱组件中包括有太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极、太赫兹时域光谱数据采集解析模块；激光诱导击穿光谱组件中包括有激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块以及激光诱导击穿光谱数据采集解析模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，包括有：
用于输送待检测气相物质的管道；
光谱协同结构；所述光谱协同结构中包括有高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件；高光谱组件、太赫兹时域光谱组件、激光诱导击穿光谱组件沿管道进气方向一侧至管道出气方向一侧方向顺次安装；
其中，高光谱组件中包括有高光谱成像仪、高光谱数据采集解析模块；太赫兹时域光谱组件中包括有太赫兹时域光谱发射极、太赫兹时域光谱接收极、太赫兹时域光谱数据采集解析模块；激光诱导击穿光谱组件中包括有激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块以及激光诱导击穿光谱数据采集解析模块。


2.根据权利要求1所述的一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，所述光谱协同检测气相物质的系统设备中还包括有：激光诱导击穿光谱检测管段；激光诱导击穿光谱检测管段由上检测管段以及下检测管段构成；其中，上检测管段的尺寸自上而下逐渐缩小，用于密封包覆激光诱导击穿光谱组件中激光诱导击穿光谱发射模块、激光诱导击穿光谱接收模块；下检测管段呈圆柱体状，且下检测管段上设置有进气口以及出气口，进气口朝向输送待检测气相物质的管道进气方向，出气口朝向输送待检测气相物质的管道出气方向；进气口水平位置处的下检测管段内部安装有进气控制椭圆管柱，出气口水平位置处的下检测管段内部安装有出气控制椭圆管柱，进气控制椭圆管柱的优弧以及出气控制椭圆管柱的优弧分别与下检测管段的内壁相匹配，用于起到控制进气口进气量以及出气口出气量的作用。


3.根据权利要求2所述的一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，进气控制椭圆管柱与出气控制椭圆管柱同轴接连，并由同一个电机带动以实现水平方向的旋转。


4.根据权利要求2所述的一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，所述光谱协同检测气相物质的系统设备中还包括有：数据采集解析总控单元；
数据采集解析总控单元分别与高光谱组件中的高光谱数据采集解析模块、太赫兹时域光谱组件中的太赫兹时域光谱数据采集解析模块、激光诱导击穿光谱组件中的激光诱导击穿光谱数据采集解析模块建立有数据通信互联关系。


5.根据权利要求4所述的一种光谱协同检测气相物质的系统设备，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙恩呈，王强，王晓慧，吴晓东，韩卓，张静，李乾，樊娜，谢雪莹，赵旭飞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，胜利油田检测评价研究有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11