專利名稱：用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法
技術領域：
本發明涉及紅外氣體分析儀，尤其涉及用于該紅外氣體分析儀的氣體檢測方法。
背景技術：
由于大多數氣體分子的振動和轉動光譜都在紅外波段，當入射紅外輻射的頻率與 分子的振動轉動特征頻率相同時，紅外輻射就會被氣體分子所吸收，引起輻射強度的衰減。 紅外氣體分析儀就是利用這種氣體分子對紅外輻射吸收的原理而制成，具有測量精度高， 速度快以及能連續測定等特點，廣泛應用于石油化工、冶金、機械加工、制藥、生化、環境保 護、質量監測、水泥等領域和汽車工業(發動機性能監測系統)、高純氣體的品質檢驗，也可 以應用于實驗室氣體分析。但是，目前根據紅外分析儀所測量的得到的流量差信號計算得 到的被測氣體中量測對象成分的濃度準確性并不高，這是由于紅外氣體分析儀在測量過程 中測量環境可能會發生變化，從而使得硬件上產生漂移誤差，最終造成測量結果不可靠。
發明內容
本發明的目的在于針對現有的氣體檢測結果準確性較低的缺陷，提供一種具有較 高準確性的氣體檢測方法。本發明實施例是這樣實現的。一種用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，包括以下步驟
采集所述紅外氣體分析儀測量得到的流量差信號并對其進行模數轉換，得到數字的流
量差信號；
對流量差信號依次進行數字濾波、溫度補償、壓力補償處理，以分別去除被測氣體中干 擾成分氣體、環境溫度以及氣壓的干擾，得到流量差信號；
按照比爾定律，對處理后的流量差信號進行非線性處理，計算得到被測氣體中量測對 象成分的濃度值。其中，在對流量差信號進行數字濾波處理時，采用對流量差信號波形的面積進行 多次累加的方式來實現。其中， 對所 述流量 差信號 進行溫度補償的方法如下。預先通過采集在環境溫度變化過程中所述紅外氣體分析儀的測量數據的變化，擬 合出測量數據變化對應環境溫度變化的溫度補償曲線。在實際測量過程中，實時檢測環境溫度的變化，根據溫度補償曲線對所述流量差 信號進行補償。其中，對所述流量差信號進行氣壓補償的方法如下。預先通過采集在所述紅外氣體分析儀的樣氣室內氣壓變化過程中所述紅外氣體 分析儀的測量數據的變化，擬合出測量數據變化對應氣壓變化的氣壓補償曲線。在實際測量過程中，實時檢測紅外氣體分析儀的樣氣室內氣壓變化，根據氣壓補償曲線對所述流量差信號進行補償。本發明實施例與現有技術相比，有益效果在于
1)本發明對氣體分析儀測量得到的流量差信號進行了數字濾波、溫度補償以及壓力補 償，可有效去除被測氣體中干擾成分氣體、環境溫度以及紅外氣體分析儀內氣壓變化的干 擾，補償了硬件上的漂移誤差，為計算得到較高準確性的被測氣體中量測對象成分的濃度 值奠定了基礎。2)本發明在數字濾波時采用了新的面積法，可簡捷有效地去除被測氣體中的隨機 噪聲以得到真實信號，進一步提高了計算結果的準確性。
圖1是本發明實施例中用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法流程圖。
具體實施例方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并 不用于限定本發明。紅外氣體分析儀主要包括紅外光源、樣氣室、紅外檢測室、傳感器，紅外檢測室包 括前檢測室和后檢測室，傳感器連接于前檢測室和后檢測室之間，且樣氣室和紅外檢測室 串聯放置于紅外光源的紅外光路傳播方向上。其工作原理為被測氣體以一定流速從進氣口充入樣氣室，吸收樣氣室中的紅外 光中的部分波段后從出氣口排出；之后部分波段被被測氣體吸收后的紅外光進入充滿被測 氣體的檢測器，經前后檢測室的不對稱吸收產生流量差，由傳感器捕獲該流量差信號。對于傳感器捕獲到的流量差信號，由于在紅外氣體分析儀的測量過程中，不穩定 的環境溫度、被測氣體中夾雜的干擾成分氣體以及紅外氣體分析儀內的氣壓變化都會對測 量過程產生不利影響，因而本發明采用以下方法進行分析計算，從傳感器捕獲到的流量差 信號中去除干擾，還原出原始的真實信號，進而最終計算得到準確的被測氣體中量測對象 成分的濃度值，如圖1所示，具體包括以下步驟。101、采集所述紅外氣體分析儀測量得到的流量差信號并對其進行模數轉換，得到
數字的流量差信號。該步驟中，流量差信號是經過前置調理電路進行初步的低通濾波和信號放大處理 后，進入高精度的模數轉換芯片進行模數轉換，得到數字的流量差信號。102、對流量差信號進行數字濾波處理，以去除被測氣體中干擾成分氣體對紅外氣 體分析儀在測量過程中的干擾。該步驟具體為數字的流量差信號直接進入數字濾波器進行傅里葉變換，得到信 號的所有基頻分量，通過去除信號中干擾氣體組分所形成的基頻分量，就可以得到更為純 凈的有用信號。該步驟中，在進行數字濾波處理時采用面積法來實現。由于隨機噪聲是呈高斯分 布的，通過對有用信號的多次累加，就可以有效去除這些隨機噪聲，本實施例采用面積法， 通過對有用信號波形的面積進行多次累加，可進一步提高有用信號的累加效果，因此可以更加簡潔有效的去除隨機噪聲的影響。103、對流量差信號進行溫度補償處理，以去除環境溫度對紅外氣體分析儀在測量 過程中的干擾。該步驟中，溫度補償處理主要用來補償紅外氣體分析儀對于環境溫度變化所引起 的測量誤差(漂移)，主要方法為通過采集環境溫度變化中紅外氣體分析儀測量數據的變 化，擬合出測量數據變化對應環境溫度變化的補償曲線，在實際測量過程中，通過實時檢測 環境溫度的變化把溫度補償曲線補償到測量的數據，從而有效去除了環境溫度對紅外氣體 分析儀在測量過程中的干擾。104、對流量差信號進行壓力補償處理，以去除紅外氣體分析儀內氣壓變化對紅外 氣體分析儀在測量過程中的干擾。壓力補償處理和溫度補償處理方法類似，針對的干擾因 素為樣氣室內氣壓的變化。105、按照比爾定律，對數字濾波、溫度補償及壓力補償處理后得到的流量差信號 進行非線性處理，計算得到被測氣體中量測對象成分的濃度值。由于流量差信號和濃度之間是確定的非線性關系，因此可以比較方便的根據比爾 定律計算出被測對象成分的濃度值。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟采集所述紅外氣體分析儀測量得到的流量差信號并對其進行模數轉換，得到數字的流量差信號；對流量差信號依次進行數字濾波、溫度補償、壓力補償處理，以分別去除被測氣體中干 擾成分氣體、環境溫度以及氣壓的干擾，得到流量差信號；按照比爾定律，對處理后的流量差信號進行非線性處理，計算得到被測氣體中量測對 象成分的濃度值。
2.如權利要求1所述的用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，其特征在于，在對流量 差信號進行數字濾波處理時，采用對流量差信號波形的面積進行多次累加的方式來實現。
3.如權利要求1所述的用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，其特征在于，對所述流 量差信號進行溫度補償的方法為預先通過采集在環境溫度變化過程中所述紅外氣體分析儀的測量數據的變化，擬合出 測量數據變化對應環境溫度變化的溫度補償曲線；在實際測量過程中，實時檢測環境溫度的變化，根據溫度補償曲線對所述流量差信號 進行補償。
4.如權利要求1所述的用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，其特征在于，對所述流 量差信號而進行氣壓補償的方法 為預先通過采集在所述紅外氣體分析儀的樣氣室內氣壓變化過程中所述紅外氣體分析 儀的測量數據的變化，擬合出測量數據變化對應氣壓變化的氣壓補償曲線；在實際測量過程中，實時檢測紅外氣體分析儀的樣氣室內氣壓變化，根據氣壓補償曲 線對所述流量差信號進行補償。
全文摘要
本發明公開了一種用于紅外氣體分析儀的氣體檢測方法，該方法包括以下步驟采集所述紅外氣體分析儀測量得到的流量差信號并對其進行模數轉換，得到數字的流量差信號；對流量差信號依次進行數字濾波、溫度補償、壓力補償處理，以分別去除被測氣體中干擾成分氣體、環境溫度以及氣壓的干擾，得到流量差信號；按照比爾定律，對處理后的流量差信號進行非線性處理，計算得到被測氣體中量測對象成分的濃度值。采用本發明可有效去除被測氣體中干擾成分氣體、環境溫度以及紅外氣體分析儀內氣壓的干擾，補償了硬件上的漂移誤差，最終計算得到較高準確性的被測氣體中量測對象成分的濃度值。
文檔編號G01N21/35GK102128806SQ20101060265
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月23日 優先權日2010年12月23日
發明者何任群, 劉武平, 劉榮祁, 周志斌, 尹彪, 曾永龍, 李明, 李海輝, 林偉華, 梁師偉, 王永紅, 胡和娟, 趙占兵, 陳曄, 黃先鋒, 黃寶進 申請人:深圳市賽寶倫計算機技術有限公司