一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统和方法，涉及多组份气体检测技术领域，解决了现有技术中无法准确判定多组份气体检测开始时刻，导致多组份气体内瓦斯浓度检测的准确性降低的技术问题，根据光声光谱原理对多组份气体内瓦斯浓度进行检测，提高了多组份气体中瓦斯浓度检测的准确性，增强工作人员的安全性，防止出现瓦斯浓度超标导致气体危险性增加；对多组份气体的检测进行分析，准确判定多组份气体的检测时刻以及当前时刻气体检测是否开始，提高了气体检测效率的准确性；对光声池内多组份气体内瓦斯浓度进行监测，判断光声池内光声信号与激光器功率是否呈线性关系，从而判定瓦斯浓度是否超标。从而判定瓦斯浓度是否超标。从而判定瓦斯浓度是否超标。

【技术实现步骤摘要】
一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统和方法


[0001]本专利技术涉及多组份气体检测
，具体为一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统和方法。

技术介绍

[0002]长期以来，瓦斯爆炸一直是我国煤矿生产一大危害，煤矿井内瓦斯的检测就显得愈发的重要，CH4是煤矿瓦斯的主要成分，因此，检测CH4的气体浓度对瓦斯的检测具有重要意义，随着激光技术与微弱信号检测技术的发展，光声技术的应用也迅速发展，现在已发展成为一门独立的学科即光声学，光声技术是测定样品的内部热能，是一种量热技术，也是一种光谱技术，它通过测量样品或与样品相接触的耦合件的体积和压力的变化来确定所产生的热量，具有灵敏度高、普适性强等特点；
[0003]但是在现有技术中，无法准确判定多组份气体检测开始时刻，导致多组份气体内瓦斯浓度检测的准确性降低；同时无法分析温度对气体检测的影响，导致气体检测的误差概率增加；
[0004]针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于为了解决的问题，而提出一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统和方法，对多组份气体进行实时检测，根据光声光谱原理对多组份气体内瓦斯浓度进行检测，提高了多组份气体中瓦斯浓度检测的准确性，增强工作人员的安全性，防止出现瓦斯浓度超标导致气体危险性增加；对多组份气体的检测进行分析，准确判定多组份气体的检测时刻以及当前时刻气体检测是否开始，提高了气体检测效率的准确性。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统，包括多组份气体检测平台，多组份气体检测平台内设置有服务器，服务器通讯连接有气体检测判定单元、温度影响分析单元以及瓦斯浓度分析单元；
[0008]多组份气体检测平台用于对多组份气体进行实时检测，根据光声光谱原理对多组份气体内瓦斯浓度进行检测；服务器生成气体检测判定信号并将气体检测判定信号发送至气体检测判定单元，通过气体检测判定单元对多组份气体的检测进行分析；服务器生成温度影响分析信号并将温度影响分析信号发送至温度影响分析单元，通过温度影响分析单元分析光声池周边环境温度对气体检测的影响；服务器生成瓦斯浓度分析信号并将瓦斯浓度分析信号发送至瓦斯浓度分析单元，通过瓦斯浓度分析单元对光声池内多组份气体内瓦斯浓度进行监测。
[0009]作为本专利技术的一种优选实施方式，气体检测判定单元的气体检测判定过程如下：
[0010]将多组份气体进行存放，并将存放的容器标记为光声池，随后通过激光器向光声池内发射光线，并将发射的光线对应数据标记为光信号，光纤对应数据包括光线的光波频
率以及辐射波长；当光纤进入光声池后，对气体检测判定进行分析，采集到光线未进入光声池时，光声池内的温度以及温度浮动值，并将对应光声池内的温度以及温度浮动值分别标记为光声池内初始温度以及初始温度浮动值；采集到光线进入光声池后，光声池内的温度以及温度浮动值，并将对应光声池内的温度以及温度浮动值分别标记为光声池内实时温度和实时温度浮动值；
[0011]将光声池内初始温度以及初始温度浮动值分别与光声池内实时温度和实时温度浮动值进行比较：若光声池内初始温度超过光声池内实时温度，且初始温度浮动值超过实时温度浮动值，则判定光声池内气体检测浓度未开始，生成检测未开始信号并将检测未开始信号发送至服务器；若光声池内初始温度未超过光声池内实时温度，且初始温度浮动值未超过实时温度浮动值，则判定光声池内气体检测浓度开始，生成检测开始信号并将检测开始信号发送至服务器。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，温度影响分析单元的温度影响分析过程如下：
[0013]设置温度影响分析时间段，并将温度影响分析时间段划分为i个子时间节点，采集到各个子时间节点对应光声池周边环境的温度值以及各个子时间节点对应光声池内声波传播速度，并将各个子时间节点对应光声池周边环境的温度值以及各个子时间节点对应光声池内声波传播速度分别标记为WDi和SDi；
[0014]根据各个子时间节点对应光声池周边环境的温度值以及各个子时间节点对应光声池内声波传播速度构建实时温度集合和实时声波速度集合，且实时温度集合和实时声波速度集合内子集排序均以各个子时间节点的顺序为准；将实时温度集合内相邻子集进行比对，若实时温度集合内相邻子集的温度差值超过温度差值阈值，则对实时声波速度集合内对应子时间节点的实时声波速度进行比对，若对应相邻子集的实时声波速度对应差值超过声波速度阈值，则判定温度存在影响，生成温度影响信号并将温度影响信号发送至服务器，服务器接收到温度影响信号后，对光声池周边环境温度进行控制；若对应相邻子集的实时声波速度对应差值未超过声波速度阈值，则判定温度不存在影响，生成温度无影响信号并将温度无影响信号发送至服务器。
[0015]作为本专利技术的一种优选实施方式，瓦斯浓度分析单元的瓦斯浓度分析过程如下：
[0016]采集到多组份气体的浓度，并将多组份气体浓度标记为QN；采集到激光器发射光线对应的光声信号，并将激光器发射光线对应的光声信号强度标记为XH；以多组份气体浓度为X轴，以光声信号强度为Y轴构建分析坐标系，设置五个采集时间点，且五个采集时间点的光声信号强度随着时间变化强度增加；
[0017]将五个采集时间点构成的时间段标记为采集时间段，将五个采集时间点代入坐标系中，若五个采集时间点内光声信号强度呈增加趋势，且多组份气体浓度也呈增加趋势，则判定采集时间段内光声信号强度和多组份气体的浓度呈线性，则生成瓦斯浓度正常信号并将瓦斯浓度正常信号发送至服务器；若五个采集时间点内光声信号强度呈增加趋势，且多组份气体浓度未呈增加趋势，则判定采集时间段内光声信号强度和多组份气体的浓度未呈线性，则生成瓦斯浓度异常信号并将瓦斯浓度异常信号发送至服务器；服务器接收到瓦斯浓度异常信号后，将对应多组份气体进行实时整顿。
[0018]作为本专利技术的一种优选实施方式，一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的方法，具体检测步骤如下：
[0019]步骤一、气体检测判定，对多组份气体的检测进行分析，准确判定多组份气体的检测时刻以及当前时刻气体检测是否开始；
[0020]步骤二、温度影响分析，分析光声池周边环境温度对气体检测的影响，判断外界环境对光声池气体检测的影响；
[0021]步骤三、瓦斯浓度分析，对光声池内多组份气体内瓦斯浓度进行监测，判断光声池内光声信号与激光器功率是否呈线性关系，从而判定瓦斯浓度是否超标。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术中，对多组份气体进行实时检测，根据光声光谱原理对多组份气体内瓦斯浓度进行检测，提高了多组份气体中瓦斯浓度检测的准确性，增强工作人员的安全性，防止出现瓦斯浓度超标导致气体危险性增加；对多组份气体的检测进行分析，准确判定多组份气体的检测时刻以及当前时刻气体检测是否开始，提高了气体检测效率的准确性；
[0024]2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统，其特征在于，包括多组份气体检测平台，多组份气体检测平台内设置有服务器，服务器通讯连接有气体检测判定单元、温度影响分析单元以及瓦斯浓度分析单元；多组份气体检测平台用于对多组份气体进行实时检测，根据光声光谱原理对多组份气体内瓦斯浓度进行检测；服务器生成气体检测判定信号并将气体检测判定信号发送至气体检测判定单元，通过气体检测判定单元对多组份气体的检测进行分析；服务器生成温度影响分析信号并将温度影响分析信号发送至温度影响分析单元，通过温度影响分析单元分析光声池周边环境温度对气体检测的影响；服务器生成瓦斯浓度分析信号并将瓦斯浓度分析信号发送至瓦斯浓度分析单元，通过瓦斯浓度分析单元对光声池内多组份气体内瓦斯浓度进行监测。2.根据权利要求1所述的一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统，其特征在于，气体检测判定单元的气体检测判定过程如下：将多组份气体进行存放，并将存放的容器标记为光声池，随后通过激光器向光声池内发射光线，并将发射的光线对应数据标记为光信号，光纤对应数据包括光线的光波频率以及辐射波长；当光纤进入光声池后，对气体检测判定进行分析，采集到光线未进入光声池时，光声池内的温度以及温度浮动值，并将对应光声池内的温度以及温度浮动值分别标记为光声池内初始温度以及初始温度浮动值；采集到光线进入光声池后，光声池内的温度以及温度浮动值，并将对应光声池内的温度以及温度浮动值分别标记为光声池内实时温度和实时温度浮动值；将光声池内初始温度以及初始温度浮动值分别与光声池内实时温度和实时温度浮动值进行比较：若光声池内初始温度超过光声池内实时温度，且初始温度浮动值超过实时温度浮动值，则判定光声池内气体检测浓度未开始，生成检测未开始信号并将检测未开始信号发送至服务器；若光声池内初始温度未超过光声池内实时温度，且初始温度浮动值未超过实时温度浮动值，则判定光声池内气体检测浓度开始，生成检测开始信号并将检测开始信号发送至服务器。3.根据权利要求1所述的一种光声光谱法检测多组份气体中瓦斯浓度的系统，其特征在于，温度影响分析单元的温度影响分析过程如下：设置温度影响分析时间段，并将温度影响分析时间段划分为i个子时间节点，采集到各个子时间节点对应光声池周边环境的温度值以及各个子时间节点对应光声池内声波传播速度，并将各个子时间节点对应光声池周边环境的温度值以及各个子时间节点对应光声池内声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：封居强，蔡峰，杨静，黄凯峰，张星，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：