气体分析仪的多目标气体分析方法技术

本发明专利技术涉及气体分析仪的多目标气体分析方法

【技术实现步骤摘要】
气体分析仪的多目标气体分析方法、系统及可读介质


[0001]本专利技术属于检测分析
，具体涉及一种气体分析仪的多目标气体分析方法
、
系统及可读介质
。

技术介绍

[0002]紫外可见光谱范围内存在许多气体分子吸收，有无机物成分，也有有机物成分
。
现有基于紫外可见吸收光谱技术的仪表通常能够测量三至四种组分，特殊情况下最多八种组分
。
在需要监测物质成分较多
、
而且需要对气体成分要求和浓度趋势进行分析的情况下，首先需要购买相应的标气，然后对仪表进行通气
、
获取相应气体的吸光度
、
配置相应的算法文件
、
调零和校准，来实现气体浓度反演
。
然而，在实际分析过程中，比如
HONO、COS
等物质的标气通常难以购置，甚至有些成分浓度高的时候是液态成分
、
有些是剧毒
、
有些是需要有很高实验条件下配置的气体成分
、
还有一些气体成分快速分解的
。
因此，基于目前的紫外差分处理方法，通常只能对
NO、SO2、NO2、O3、CH2O
等常规物质进行分析，很难判定全部物质的成分和浓度
。

技术实现思路

[0003]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种气体分析仪的多目标气体分析方法
、
系统及可读介质
。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种气体分析仪的多目标气体分析方法，包括以下步骤：
S1、
构建紫外可见波段存在吸收的
N
种目标气体的光谱数据库；其中，
N
为大于1的整数；
S2、
基于气体分析仪的仪器函数对光谱数据库的数据进行卷积，得到同分辨率下的基准吸光度数据；
S3、
将待测气样输入气体分析仪进行检测，得到紫外可见目标波段的测量吸光度
A
；
S4、
根据预设步长在紫外可见目标波段内选取
M
个波长位置点，根据同一组分在不同波长位置点的占比系数相同，将所有目标气体的基准吸光度及其对应的占比系数的乘积的总和作为理论吸光度
A
*
，建立基于测量吸光度与理论吸光度的差值的目标函数，并求解最小化目标函数，得到不同气体的占比系数；
S5、
根据不同气体的占比系数及基准吸光度拟合得到不同气体的浓度
。
[0005]作为优选方案，所述步骤
S2
中，根据目标气体的最大吸收峰对应的波长选取其邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线的线状光谱作为仪器函数；若邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线有两根，则以两根汞灯谱线的中点作为分界点分为两个波段，分别以各自波段对应的汞灯谱线的线状光谱作为仪器
函数
。
[0006]作为优选方案，所述步骤
S4
中，
M
个波长位置点的波长依次为
λ1、
λ2、
…
、
λ
M
，则所有波长位置点对应的吸光度矩阵为：；其中，为理论吸光度在波长
λ
j
处的吸收值，
j∈[1
，
M]；为第
i
种目标气体在波长
λ
j
处的基准吸光度，为第
i
种目标气体的占比系数，
i∈[1
，
N]；令
、
，得到：；其中，为第
i
种目标气体的基准吸光度
。
[0007]作为优选方案，所述步骤
S4
中，目标函数的最小化为：
。
[0008]作为优选方案，所述步骤
S4
，还包括以下步骤：根据不同气体的占比系数构建主要成分判定系数，其中，为不同气体的占比系数中的最大值；将主要成分判定系数大于或等于第一预设阈值的目标气体组分作为主要成分
。
[0009]作为优选方案，所述步骤
S4
，还包括以下步骤：重新构建吸光度；其中，若主要成分判定系数小于第一预设阈值，则主要成分判定系数赋值为零；将构建吸光度与测量吸光度
A
进行相关度分析
Rr
：
；其中，为测量吸光度
A
在波长
λ
j
处的吸收值
、
为测量吸光度
A
在波长
λ1至
λ
M
处的吸收值的平均值
、
为构建吸光度在波长
λ
j
处的吸收值
、
为构建吸光度在波长
λ1至
λ
M
处的吸收值的平均值；若
Rr≥99.95%
，则相关度满足目标要求
。
[0010]作为优选方案，所述步骤
S4
，还包括以下步骤：若
Rr
＜
99.95%
，则选取第
i
种目标气体的基准吸光度在所有波长位置点的最大吸收峰，记录最大吸收峰对应的峰值
P
i
；还选取所有目标气体的基准吸光度在所有波长位置点的最小峰值
P
min
；构建第
i
种目标气体的吸光度比例系数；构建微量干扰组分判定系数；将微量干扰组分判定系数大于第二预设阈值
、
吸光度比例系数大于第三预设阈值且主要成分判定系数小于第一预设阈值的目标气体组分作为微量干扰组分
。
[0011]作为优选方案，所述目标气体包括
SO2、NO、NO2、O3、HCHO、NH3、H2S、C6H6、ClO2、HONO、O2、O4、H2O、H2S、CS2、COS、Cl2、COCl2、C2H6S2、C8H8、CH4S、C2H6S、C3H9N
中的至少两种
。
[0012]本专利技术还提供一种气体分析仪的多目标气体分析系统，应用如上方案所述的多目标气体分析方法，多目标气体分析系统包括：构建模块，用于构建紫外可见波段存在吸收的
N
种目标气体的光谱数据库；卷积模块，用于基于气体分析仪的仪器函数对光谱数据库的数据进行卷积，得到同分辨率下的基准吸光度数据；检测模块，用于将待测气样输入气体分析仪进行检测，得到紫外可见目标波段的测量吸光度；占比系数计算模块，用于根据预设步长在紫外可见目标波段内选取
M
个波长位置点，根据同一组分在不同波长位置点的占比系数相同，将所有目标气体的基准吸光度及其对应的占比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种气体分析仪的多目标气体分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
构建紫外可见波段存在吸收的
N
种目标气体的光谱数据库；其中，
N
为大于1的整数；
S2、
基于气体分析仪的仪器函数对光谱数据库的数据进行卷积，得到同分辨率下的基准吸光度数据；
S3、
将待测气样输入气体分析仪进行检测，得到紫外可见目标波段的测量吸光度
A
；
S4、
根据预设步长在紫外可见目标波段内选取
M
个波长位置点，根据同一组分在不同波长位置点的占比系数相同，将所有目标气体的基准吸光度及其对应的占比系数的乘积的总和作为理论吸光度
A
*
，建立基于测量吸光度与理论吸光度的差值的目标函数，并求解最小化目标函数，得到不同气体的占比系数；
S5、
根据不同气体的占比系数及基准吸光度拟合得到不同气体的浓度
。2.
根据权利要求1所述的多目标气体分析方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，根据目标气体的最大吸收峰对应的波长选取其邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线的线状光谱作为仪器函数；若邻近的目标波长且能量达到目标能量阈值的汞灯谱线有两根，则以两根汞灯谱线的中点作为分界点分为两个波段，分别以各自波段对应的汞灯谱线的线状光谱作为仪器函数
。3.
根据权利要求1所述的多目标气体分析方法，其特征在于，所述步骤
S4
中，
M
个波长位置点的波长依次为
λ1、
λ2、
…
、
λ
M
，则所有波长位置点对应的吸光度矩阵为：；其中，为理论吸光度在波长
λ
j
处的吸收值，
j∈[1
，
M]
；为第
i
种目标气体在波长
λ
j
处的基准吸光度，为第
i
种目标气体的占比系数，
i∈[1
，
N]
；令
、
，得到：；其中，为第
i
种目标气体的基准吸光度
。
4.
根据权利要求3所述的多目标气体分析方法，其特征在于，所述步骤
S4
中，目标函数的最小化为：
。5.
根据权利要求4所述的多目标气体分析方法，其特征在于，所述步骤
S4
，还包括以下步骤：根据不同气体的占比系数构建主要成分判定系数，其中，为不同气体的占比系数中的最大值；将主要成分判定系数大于或等于第一预设阈值的目标气体组分作为主要成分
。6.
根据权利要求5所述的多目标气体分析方法，其特征在于，所述步骤
S4
，还包括以下步骤：重新构建吸光度；其中，若主要成分判定系数小于第一预设阈值，则主要成...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭杰，项金冬，韩晓红，王冲，刘浩然，杨凤琴，林汝德，段永合，詹昭，陈少华，于志伟，唐怀武，
申请(专利权)人：杭州泽天春来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：