[发明专利]一种特定气体源成分光谱分析方法及装置

说明书

本发明公开了一种特定气体源成分光谱分析方法及装置，其方法是将已知特定气体源的光谱分解为多个已知光谱的线性组合，利用多个光波长同时测量出该种被测特定气体源的气体组成成分的方法。其装置包括用于采集被测特定气体源的气室，气室设置有进气口和出气口，气室的前方设置有用于发出光谱连续光信号的光源，并且气室的前端面开有使光信号进入气室内的光信号进孔，气室的后端面开有使进入气室内的光信号输出的光信号输出孔；气室的后方设有用于接收从光信号输出孔输出的光信号的光电检测系统。本发明的方法没有气体间干扰，能同时测量气体中所有成分，其装置携带方便，制造成本低，能直接在现场对被测特定气体源进行实时监测。

技术领域

本发明涉及气体成分分析技术领域，特别是一种针对特定气体进行光谱分析的方法及其利用该方法实现气体成分分析的装置，具体地说是一种特定气体源成分光谱分析方法及装置。

背景技术

现有技术中，普遍采用光谱分析来测量气体中某些成分的浓度，光谱分析是目前的一种重要测量技术。但是，光谱分析往往需要昂贵的光谱仪，并且由于光谱仪体积较大，因此也无法在现场实时监测。再说利用特征波长的光强变化的监测方法，一次只能测量一种物质，同时其他物质还会产生干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供没有气体间干扰，并能同时测量气体中所有成分的一种特定气体源成分光谱分析方法，应用该特定气体源成分光谱分析方法的装置体积小、携带方便，能实现气体成分的现场实时监测。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种特定气体源成分光谱分析方法，其特征是：将已知特定气体源的光谱分解为多个已知光谱的线性组合，利用多个光波长同时测量出该种被测特定气体源的气体组成成分；其方法为：

假设特定气体源的组成成分为由N种气体组成，每一种气体的光谱为P_n(n＝1，ΛN)，则被测特定气体源的光谱能表示为

其中，P为被测特定气体源的光谱，k_n为第n种气体的体积比，对每一种气体成分的光谱经过在不同波长上的采样，能表示为：

令：Q＝[P₁ P₂ L P_N]4

则式1可以表示为

P＝QK 6

其中向量P可以通过测量得到，P_n是确定的光谱，能事先测量得到；通过求解方程6就能得到k_n的值，通过k_n值的大小即能确定被测特定气体源中各种气体组成的成分和所占体积比；第n种气体所占的体积比为

上述的技术方案还包括：

当取M＝N时，即采样的波长数量和可能含有的成分数量相同时；方程6就是一个有N的未知数、N个方程的方程组；方程6的求解过程为：

步骤一、求Q的秩；

步骤二、若Q的秩为N，R(Q)＝N，转到步骤六；若Q的秩小于N，R(Q)＜N转到步骤三；

步骤三、逐步增加采样波长的数量，即增加举证Q的行，每增加一个，求Q的行秩，直到行秩等于N；

步骤四、对Q进行初等行变换，直到变为行阶梯矩阵；

步骤五、保留所有非零行，所对应的原始行，使Q重新变为R(Q)＝N；

步骤六、利用迭代法或高斯消去法求解方程6；