[发明专利]一种矿用NDIR气体传感器及浓度定量分析温度补偿方法

权利要求书

1.一种矿用NDIR气体传感器的浓度定量分析温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据公式(10)表达矿用NDIR气体传感器的零点校正前吸光度A，并根据不同测试环境温度拟合出零点校正前吸光度A随待测气体浓度变化的特征修正拟合曲线，由特征修正拟合曲线得出线性化系数b和c；

A＝d[1-exp(-bx^c)] (10)

其中，

x为待测气体浓度，％；

A为零点校正前吸光度，无量纲；

d是吸收辐射比例，指矿用NDIR气体传感器的待测光检测器或参考光检测器的探测区域内光吸收强度与矿用NDIR气体传感器的气体池内待测气体吸光度的比值，由特征修正拟合曲线确定取值，同一种矿用NDIR气体传感器的d值固定不变，无量纲；

b和c为线性化系数，由特征修正拟合曲线确定取值，同一种矿用NDIR气体传感器的b值和c值固定不变，无量纲；

步骤2，计算不同测试环境温度下的气体零点校正吸光度A_T及不同测试环境温度下的吸光度校正系数α，具体步骤为：

在理想气体状态下，向矿用NDIR气体传感器通入高纯氮气，作为气体浓度为0的零点气体，所述高纯氮气的纯度为99.9999％，计算不同测试环境温度下零点气体的校正吸光度A_T，假定在不同测试环境绝对温度T时辐射光的透射率为1-A_T，透射率是温度差T-T_cal的线性函数，结合公式(10)获得零点校正前的吸光度A，将不同测试环境温度下的零点校正前吸光度A、校正吸光度A_T及吸光度校正系数α拟合为公式(11)：

(1-A_T)＝(1-A)·(1+α(T-T_cal)) (11)

其中，

A_T为不同测试环境温度下的气体零点校正吸光度，无量纲；

A为零点校正前吸光度，无量纲；

α为不同测试环境温度下的吸光度校正系数，用来表征零点校正前吸光度A随温度的变化量，通过式(11)拟合零点气体吸光度A_T与(T-T_cal)的关系函数曲线的斜率确定，且相对于零点气体浓度和不同气体浓度时吸光度校正系数不变，无量纲；

T_cal为校准绝对温度，K；T_cal＝273.15+t_cal，其中t_cal为校准温度，℃；

T为测试环境绝对温度，K；T＝273.15+t，其中t为测试环境温度，℃；

步骤3，计算不同测试环境温度下校正后的吸收辐射比例d_T及不同测试环境温度下的吸收辐射比例校正系数β_o，具体步骤为：

在理想气体状态下，向矿用NDIR气体传感器通入高纯氮气，所述高纯氮气的纯度为99.9999％，假设不同测试环境温度下的校正吸收辐射比例d_T是温度差T-T_cal的线性函数，对校准温度下的d_cal进行温度线性补偿，得到不同测试环境温度下的校正吸收辐射比例d_T及不同测试环境温度下的吸收辐射比例校正系数β_o的线性拟合方程为：

d_T＝d_cal+β_o(T-T_cal) (12)

其中，

d_T为不同测试环境温度下校正后的吸收辐射比例，结合式(10)、(11)计算；

d_cal为理想气体状态下校准温度对应的d值，通过式(12)线性拟合方程的截距取值；

β_o为不同测试环境温度下的吸收辐射比例校正系数，用来表征校正前吸收辐射比例d随温度的变化量，通过式(12)拟合不同测试环境温度下校正后的吸收辐射比例d_T与(T-T_cal)的关系函数曲线的斜率确定，且相对于零点气体浓度和不同气体浓度时吸收辐射比例校正系数不变，无量纲；

T_cal为校准绝对温度，K；T_cal＝273.15+t_cal，其中t_cal为校准温度，℃；

T为测试环境绝对温度，K；T＝273.15+t，其中t为测试环境温度，℃；

步骤4，根据气体浓度计算公式计算温度补偿后的气体浓度X_T，气体浓度计算公式具体为：

其中，

X_T是校正后不同测试环境温度下的待测气体浓度，％；

A_T为步骤2计算得到的不同测试环境温度下的气体零点校正吸光度，无量纲；

d_T为步骤3计算得到的不同测试环境温度下校正后的吸收辐射比例，无量纲；

T_cal为校准绝对温度，K；T_cal＝273.15+t_cal，其中t_cal为校准温度，℃

T为测试环境绝对温度，K；T＝273.15+t，其中t为测试环境温度，℃；

b和c是线性化系数，由步骤1计算得出，无量纲。