[发明专利]一种基于TDLAS的气体浓度检测方法

摘要

一种基于TDLAS的气体浓度检测方法，属于气体检测技术领域。本发明建立调制深度Dm与待测气体浓度浓度的波形图，并根据波形图提取峰值幅度A、平均值m及其高次幂mk、熵值h和标准差s这四项特征值构建得到具有k值参数的生成函数，基于二分法循环寻找最佳k值，从而得到具有最好线性度的最优生成函数，并进一步衡量最优生成函数的灵敏度，将灵敏度最高的生成函数随气体浓度变化曲线作为实际测量的标定曲线。本发明通过多次计算，保证了测量结果逼近真实浓度，可实现在0～100％的浓度动态范围内均具有良好的线性关系和灵敏度；本发明反演得到的标定曲线不仅对于不同气体以及不同的吸收峰均适用，而且针对不同气体以及吸收峰均具有最优的线性度和灵敏度。

主权项

1.一种基于TDLAS的气体浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：在待测气体浓度的目标动态范围内选择浓度数据c1，c2，c3，c4……cp，p为不小于10的正整数，所述待测气体浓度的目标动态范围为0％﹤c≦100％；然后分别向吸收气室中通入已知浓度为c1，c2，c3，c4……cp的待测气体，通过参考气室后端探测器以及吸收气室后端探测器在一个激光扫描周期内采集得到的响应值，计算得到各待测气体浓度下的调制深度Dm；步骤B：将一个激光扫描周期内采集的点数n作为横坐标，各个质量百分比浓度下的调制深度Dm作为纵坐标，绘制得到不同浓度下的波形图；分别根据不同浓度下波形图计算如下4项特征值，包括峰值幅度A，平均值m及其高次幂mk，熵值h和标准差s，所述4项特征值的公式如下：A＝max(Dm(i))步骤C：将步骤B得到的4项特征值构建得到如下所示这4个生成函数：式中，1≦k≦5，w为待测气体浓度为100％时的平均值m；采用二分法分别计算得到不同k值时4个生成函数并通过传感器线性度计算公式分别计算4个生成函数在不同k值时的线性度，将4个生成函数的线性度分别达到最小时的k值依次记作k_m，k_h，k_s，k_A，然后将气体浓度作为横坐标，将分别作为纵坐标，绘制得到4个最优生成函数分别随气体浓度变化的曲线图；；步骤D：分别计算4个生成函数和选择灵敏度最高的生成函数曲线作为气体浓度标定曲线，根据所述气体浓度标定曲线即在调制深度D_m已知的条件获得待测气体的浓度。