基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分氣體檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分高靈敏氣體檢測技術， 屬光譜測量技術領域。
【背景技術】
[0002] 目前用于工業(yè)污染源煙氣排放和生產過程中的S化、NO、N02濃度在線監(jiān)測技術按 其原理主要可分為非分散紅外吸收法、電化學方法和差分吸收光譜法值0AS，Differential Optical Absorption Spectroscopy)。
[0003] 大量的工程應用w及實驗室反復測試表明：目前絕大部分紅外儀表存在著低濃度 S化、NO測量準確度低、線性偏差大W及儀表的檢測下限高等突出問題，尤其是在低濃度（低 于50mg/m 3)時，水分對測量的干擾較為明顯，測量結果出現(xiàn)較大偏差，越來越難W滿足日益 嚴格的煙氣排放標準；電化學分析方法交叉干擾嚴重，易受水分、&S、NO、N02的影響，主要 適用于短期S〇2濃度檢測；紫外差分吸收光譜法能對SO 2、N02兩種組分進行低濃度、高靈敏 檢測，但是無法去除脫硝工況條件下N&對低濃度NO的交叉干擾。
[0004] 隨著國家對煙氣排放標準的不斷提高W及目標監(jiān)測氣體數(shù)目（N&)的增加，現(xiàn)有 監(jiān)測儀器設備均存在S化、NO低濃度測量準確度差、測量組分"單一"等問題。能否實現(xiàn)低 濃度、多組分煙氣濃度高靈敏檢測，是企業(yè)能否執(zhí)行日益嚴格的煙氣排放標準的前提，同時 也是環(huán)保部口能否獲取有效監(jiān)測數(shù)據的前提。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分高靈敏氣體 檢測技術，根據被測氣體在不同波段的吸收特點，該技術融合紫外光譜（基于D0AS技術） 和紅外激光光譜（基于TDLAS技術），實現(xiàn)兩種光譜的信息融合和特征信號提取，可實現(xiàn)多 種組分氣體（S化、N0、N02和NH3)的同時測量，同時可顯著提高低濃度測量準確度，并獲得較 低的檢測下限。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下：
[0007] 本發(fā)明用紅外激光光譜技術對畑3濃度進行測量，用紫外差分吸收光譜技術對 S化、N02濃度進行測量，根據所測so 2、N02和NH 3濃度，消除該S個組分對NO的吸光度干擾， 最終用紫外差分吸收光譜技術對NO濃度進行測量，消除目標氣體之間的交叉干擾，得到真 實8〇2、側、^2、畑3濃度。
[000引本發(fā)明是一種基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分高靈敏氣體檢測技術，其 流程圖如圖1所示，方法步驟如下：
[0009] 步驟一；記錄背景光譜
[0010] 對氣池內通入馬或空氣情況下，利用光譜儀提取紫外吸收背景光譜數(shù)據I。，利用 光電二極管和鎖相放大器提取紅外吸收背景光譜數(shù)據X。；
[0011] 步驟二；利用多探測器分別提取紅外吸收光譜信號和紫外吸收光譜信號
[001引對氣池內通入待測煙氣情況下，利用光譜儀提取紫外吸收光譜信號Ii，利用光電 二極管與鎖相放大器提取紅外吸收光譜信號Xi;
[0013] 步驟S ;將吸收光譜信號扣除背景光譜信號
[0014] 用I。和I 1根據公式一，計算得到紫外吸收光譜吸光度0
[0015]
【主權項】
1. 一種基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分高靈敏氣體檢測方法，其特征在于： 該方法包括以下步驟， 步驟一：記錄背景光譜 對氣池內通入N2或空氣情況下，利用光譜儀提取紫外吸收背景光譜數(shù)據h，利用光電 二極管和鎖相放大器提取紅外吸收背景光譜數(shù)據 步驟二：利用多探測器分別提取紫外吸收光譜信號和紅外吸收光譜信號 對氣池內通入待測煙氣情況下，利用光譜儀提取紫外吸收光譜信號Ii，利用光電二極 管與鎖相放大器提取紅外吸收光譜信號x1; 步驟三：將吸收光譜信號扣除背景光譜信號 用和Ii根據公式一，計算得到紫外吸收光譜吸光度〇
用\和Xi根據公式二，計算得到紅外吸收光譜二次諧波信號Y y=x「x〇 (一） 步驟四：分別計算測量氣池內nh3濃度和so2、no2濃度 根據步驟三所得紅外吸收光譜二次諧波信號y，采用可調諧二極管激光光譜法，對nh3 濃度進行反演，得到nh3濃度; 根據步驟三所得吸光度〇，采用紫外差分吸收光譜法對氣池so2、no2濃度進行反演，得 到S02、勵2濃度c*s〇2、; 步驟五：利用多元光譜信息融合模型計算S02、N0、勵2和NH3，消除交叉干擾 從步驟三所得吸光度〇中提取223nm?228nm波段數(shù)據，得到NO吸光度S，根據基 礎數(shù)據S02、N02、順3對NO在223nm?228nm波段吸光度的干擾光譜心和步 驟四所得S02、N02、NH3濃度，按照以下公式，分別計算SO2、N02、NH3對NO吸光度的干擾光譜
根據公式三得到去除交叉干擾后的NO吸光度光譜S
由NO在223nm?228nm的基礎數(shù)據庫，可得NO吸收截面x，采用去除交叉干擾后的NO吸光度光譜S，根據公式四計算去除交叉干擾后的NO濃度CNQ，其中n為數(shù)組x和S的 元素個數(shù)
2.根據權利要求1所述的檢測方法，其特征是：測試過程中，采用全程高溫伴熱，伴熱 溫度控制在190°C?210°C。
【專利摘要】本發(fā)明設計基于多種光譜技術融合的低濃度、多組分高靈敏氣體檢測方法，該方法綜合了紫外差分吸收光譜技術(DOAS)與紅外激光光譜技術(IR-TDLAS)的優(yōu)點，實現(xiàn)兩種光譜的信息融合和特征信號提取。該方法利用TDLAS方法測量煙氣中的NH3濃度，同時利用紫外吸收光譜法測量煙氣中的SO2、NO2濃度，根據所得濃度與三種氣體對NO吸光度的干擾光譜，去除NO吸光度中三種組分的干擾，進而求解消除交叉干擾后的NO濃度，大大提高測量精度和檢測下限。
【IPC分類】G01N21-33, G01N21-39
【公開號】CN104568836
【申請?zhí)枴緾N201510039894
【發(fā)明人】湯光華, 韓少鵬, 苗豐, 彭樟, 楊劍, 李忠文, 李利, 孔紅兵, 林正根, 丁廣華, 劉璐, 季本慧
【申請人】南京國電環(huán)保科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月26日