恭喜中國科學院合肥物質科學研究院張志榮獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜中國科學院合肥物質科學研究院申請的專利一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114813633B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210380189.6,技術領域涉及:G01N21/39;該發明授權一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法是由張志榮;王前進;孫鵬帥;龐濤;吳邊;夏滑;楊爽設計研發完成,并于2022-04-12向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法,包括以下步驟:首先采集待測氣體的二次諧波信號,基于非負最小二乘方法對其嚴重混疊光譜信號進行解調,可以得到多種氣體測量時的濃度結果,但是由于非線性效應的產生,利用三次多項式對濃度結果進行了補償,獲得了更加精確的多種氣體濃度測量結果,以煤礦中CO和CH4為例進行了說明。通過上述方式,本發明能夠實現多種氣體二次諧波混疊光譜的解調,并基于解調得到的結果對濃度進行非線性補償,得到精確的氣體濃度信息,滿足特殊工況環境中多種氣體同時在線監測的需求。
本發明授權一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法在權利要求書中公布了:1.一種激光多氣體混疊光譜解調和非線性補償的濃度檢測方法,其特征在于,所述待測氣體為多氣體混疊光譜信號,包括氣體A、氣體B,且氣體A為單一譜線吸收氣體、吸光度小于0.05,氣體B的吸光度大于0.05,所述檢測方法包括以下步驟:S1:采集氣體A、氣體B標準氣體的二次諧波作為參考信號,此時的氣體A和氣體B的濃度分別記為CR氣體A、CR氣體B,二次諧波信號分別記為向量SR氣體A、SR氣體B;S2:采集待測氣體的實時二次諧波信號,記為S;S3:根據步驟S2中的實時二次諧波信號S和步驟S1中的氣體A、氣體B參考信號SR氣體A、SR氣體B,基于非負最小二乘法求出氣體A、氣體B的濃度,分別為CM氣體A、CM氣體B;具體步驟包括:首先實時二次諧波信號S記為步驟S1中標準氣體A和氣體B氣體的二次諧波的比例疊加,表示為以下形式:S=k1×SR氣體A+k2×SR氣體B=[k1,k2]T[SR氣體A,SR氣體B]其中,k1、k2為比例系數;然后基于非負最小二乘法求解比例系數k1、k2,公式如下:minβ||[k1,k2]T[SR氣體A,SR氣體B]-S||22s.t.k1≥0,k2≥0;最后根據下列兩式求出實時二次諧波信號中氣體A、氣體B的濃度CM氣體A、CM氣體B:CM氣體A=k1×CR氣體ACM氣體B=k2×CR氣體B:S4:采集四組不同標準濃度C1、C2、C3、C4的氣體B的二次諧波信號,利用最小二乘法計算這四組氣體B的濃度,記為M1、M2、M3、M4;S5:對步驟S4中的四組標準濃度C1、C2、C3、C4和四組計算濃度M1、M2、M3、M4進行三次多項式擬合,得到氣體B濃度的非線性修正模型;具體步驟包括:根據泰勒展開公式,利用三次多項式進行擬合,最終的非線性修正模型表示為:M=f0+f1×C+f2×C2+f3×C3其中,M表示計算得到的濃度結果,C表示標準氣體的濃度,f0,f1,f2,f3分別為三次多項式的0次、1次、2次、3次系數;S6:根據步驟S5中的非線性修正模型對步驟S3中求出的氣體B濃度CM氣體B進行修正,得到最終的氣體B濃度C氣體B;S7:根據修正前后的氣體B濃度之間的比例關系,對混合氣體中的氣體A濃度進行修正,得到最終的氣體A濃度C氣體A,修正的公式如下:
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