一种激光拉曼气体分析仪的标定和检测气体浓度的方法

摘要

本发明公开了一种激光拉曼气体分析仪的标定和检测气体浓度的方法，本发明的标定方法由被标定气体和中间载气的拉曼散射光谱图，得到一个比值常量，根据气体的物理特性，这个标定常量不受温度、压力和环境等因素的影响。故可将所有已知气体分别与中间载气进行标定，建立一个各种气体与中间载气的标定数据库。此数据库可直接用于拉曼气体分析仪中利用拉曼散射的光谱图对气体浓度进行检测，从而使分析仪免除标定，大大的降低了激光拉曼气体分析仪的运行及维护成本。

主权项

一种激光拉曼气体分析仪的标定和检测气体浓度的方法，其特征在于，包括标定步骤以及气体浓度检测步骤，具体是：激光拉曼气体分析仪的标定步骤，具体如下：步骤1.1.在进气口通入体积比在4:6～6:4范围的被标定气体与中间载气，待混合气稳定；步骤1.2.由激光发射单元发出一束激光经过标定/测量气室中的混合气后，产生光谱图信号；步骤1.3.光谱图采集器采集对应的被标定气体与中间载气的光谱图；步骤1.4.数据分析模块根据对应的被标定气体与中间载气所得的光谱图，得到一个比值常量其中，V_标、V_载分别为被标定气体和中间载气光谱图的波峰高度；n_标、n_载分别为被标定气体和中间载气的浓度，并且光谱图中得到的是V_标、V_载，n_标、n_载已知；步骤1.5.更换被标定的气体，重复步骤1～4，完成所有已知气体的对应标定，建立一个标定数据库所述气体浓度检测步骤包括两个选择步骤，选择步骤一：含有标定中使用的中间载气且中间载气浓度较高的n+1种混合气体浓度检测步骤，本步骤根据标定数据库k_标i，能够计算出各个气体组份的浓度，完成气体浓度的检测，具体如下：步骤2.1.在进气口通入检测定混合气体与中间载气，待混合气稳定；步骤2.2.由激光发射单元发出一束激光经过标定/测量气室中的混合气后，产生光谱图信号；步骤2.3.光谱图采集器采集对应的被标定气体与中间载气的光谱图；步骤2.4.数据分析模块根据对应的被标定气体与中间载气所得的光谱图，得到V_测i、V_载，根据标定数据库可得得其中，V_测i、V_载分别为混合气体中的某一种气体和中间载气光谱图的波峰高度；n_测i、n_载分别为混合气体中的某一种气体和中间载气的浓度，并且光谱图中得到的是V_测i、V_载，k_标i从标定步骤得到的标定数据库中已知；步骤2.5.由式n_测1+n_测2+...+n_测n+n_载＝1，可计算出中间载气的浓度n_载，从而也可计算出其他n种混合气中其他气体的浓度n_测i；选择步骤二：不含标定中使用的中间载气或者中间载气浓度较低的n+1种混合气体浓度检测步骤，本步骤根据标定数据库k_标i，即可计算出各个气体组份的浓度，完成气体浓度的检测，具体如下：步骤3.1.在进气口通入检测定混合气体，待混合气稳定；步骤3.2.由激光发射单元发出一束激光经过标定/测量气室中的混合气后，产生光谱图信号；步骤3.3.找到一种气体的光谱图幅值比较大，将此气体作为实际测量载气，定为第n+1种气体；步骤3.4.光谱图采集器采集对应的被标定气体与实际测量载气的光谱图；步骤3.5.数据分析模块根据对应的被标定气体与实际测量载气所得的光谱图，得到V_测i、V_测(n+1)，根据标定数据库可得和由得到其中，V_测i、V_测(n+1)分别为混合气体中的某一种气体和实际测量载气光谱图的波峰高度；n_测i、n_测(n+1)分别为混合气体中的某一种气体和实际测量载气的浓度，并且光谱图中得到的是V_测i、V_测(n+1)，k_标i、k_标(n+1)从从标定步骤得到的标定数据库中已知；步骤3.6.由式n_测1+n_测2+...+n_测n+n_测(n+1)＝1，可计算出实际测量载气的浓度n_测(n+1)，从而也可计算出其他n种混合气中其他气体的浓度n_测i。