CN111929209B - 气体组分测量方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气体组分测量方法,包括控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,红外高池的池长大于红外低池的池长;对红外高池和红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;根据红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,确定待测气体中特定组分的粒子数量。本申请中在对气体组分测量时,采用红外高池和红外低池并联测量的方式,最终结合红外高池和红外低池的的测量结果共同确定特定组分的含量,避免了因为红外高池和红外低池的选择不合理,导致测量结果不准确的问题。本申请还提供了一种气体组分测量装置、设备以及计算机可读存储介质,具有上述有益效果。

Description

气体组分测量方法、装置、设备及可读存储介质
技术领域
本发明涉及红外吸收技术领域,特别是涉及一种气体组分测量方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。
背景技术
红外吸收法是一种测量气体物质中可吸收红外光线的组成分含量的方法,其具体原理是将气体中特定的元素或组分可对红外光线具有吸收能力,并且对红外光线的能量吸收多少和元素或组分的含量呈正相关。为此,红外吸收法常用作检测某一物质中特定组分的含量。
在利用红外吸收法测量某一物质中特定组分的含量时,需要将对应的气流通入到红外池中,使得气体能够充分吸收红外光线的能量,再通过红外探测器探测红外池中红外光线能量的变化,以确定特定组分的含量。另外,因为在实际测量中,需要测量的组分的含量可能比较多也可能比较少,相应地该组分在红外池中的浓度可能相对较大也可能相对较小。为了提高测量结果的准确性,当组分相对浓度较高时,可以采用红外高池测量,当组分浓度相对较低时,可以采用红外低池测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种气体组分测量方法、装置、设备以及计算机可读存储介质,能够避免单一红外池难以准确测定气流中特定组分的含量的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种气体组分测量方法,包括:
控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,所述红外高池的池长大于所述红外低池的池长;
对所述红外高池和所述红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;
根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量。
可选地,根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
当所述红外高池粒子数量大于预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外高池粒子数量小于所述预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
可选地,根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
当所述红外高池粒子数量大于第一预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外低池粒子数量小于第二预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外高池粒子数量小于所述第一预设粒子数量,且所述红外低池粒子数量大于所述第二预设粒子数量时,则根据所述特定组分在过渡区段的粒子数量公式:N=a·n+(1-a)·n',获得所述粒子数量;其中,N为所述特定组分的粒子数量,a为权重系数,且0<a<1,n为所述红外高池粒子数量,n'为所述红外低池粒子数量;所述第一预设粒子数量大于所述第二预设粒子数量。
可选地,根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
根据连续多次测得的所述红外高池粒子数量大小变化趋势,确定所述所述红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定所述红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间;
获得所述上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得所述下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量;
以所述第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以所述第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量;
在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之前,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之后的各次测量中以所述红外低池测得的红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之后,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之前的各次测量中以所述红外高池测得的红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
可选地,分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量,包括:
根据所述第一基准红外高池粒子数量之前k次至测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,结合所述第一过渡公式:计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量N1,其中,k为测量次数常数,p1为第一指数系数,n为所述红外高池粒子数量,n'为所述红外低池粒子数量;
根据所述第二基准红外高池粒子数量之前k次至测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量中,结合所述第二过渡公式:计算获得所述第二过渡区间的所述特定组分的粒子数量N2,其中,p2为第二指数系数。
可选地,计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量N1,包括:
当所述第一过渡区间中测得的红外高池粒子数量上升斜率大小大于预设斜率,则增大所述第一指数系数p1
相应地,计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量N1,包括:
当所述第二过渡区间中测得的红外高池粒子数量下降斜率大小大于所述预设斜率,则增大所述第二指数系数p2
本申请中还提供了一种气体组分测量装置,包括:
气流控制模块,用于控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,所述红外高池的池长大于所述红外低池的池长;
数据采集模块,用于对所述红外高池和所述红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;
数据运算模块,用于根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量。
可选地,所述数据运算模块包括:
区间划分单元,用于根据连续多次测得的所述红外高池粒子数量大小变化趋势,确定所述所述红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定所述红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间;
基准粒子数单元,用于获得所述上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得所述下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量;
过渡区间单元,用于以所述第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以所述第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量;
红外低池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之前,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之后的各次测量中以所述红外低池测得的红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
红外高池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之后,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之前的各次测量中以所述红外高池测得的红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
本申请还提供了一种气体组分测量设备,包括待测样品室、稳流阀、红外高池、红外低池、第一红外传感器、第二红外传感器以及处理器;
所述待测样品室的输出端和所述稳流阀的输入端相连接,所述稳流阀的第一输出端和所述红外高池相连接,所述稳流阀的第二输出端和所述红外低池相连接,其中所述红外高池的池长小于所述红外低池的池长;
所述第一红外传感器用于检测所述红外高池中的红外光线能量,并输出红外高池响应电压;
所述第二红外传感器用于检测所述红外低池中的红外光线能量,并输出红外低池响应电压;
所述处理器用于分别通过所述红外高池响应电压和所述红外低池响应电压获得红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,以执行实现如上任一项所述的气体组分测量方法的操作步骤。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行可实现如上任一项所述的气体组分测量方法的操作步骤。
本发明所提供的气体组分测量方法,包括控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,红外高池的池长大于红外低池的池长;对红外高池和红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;根据红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,确定待测气体中特定组分的粒子数量。
本申请中在对气体组分测量时,采用红外高池和红外低池并联测量的方式,将待测的气流同时通入红外高池和红外低池,最终的测量结果为结合红外高池和红外低池的的测量结果共同确定。这种测量方式在很大程度上避免了因为待测的气流浓度未知且随着气流的流入处于变化趋势导致无法确定是应该采用红外高池还是红外低池,或者是何时使用红外高池何时使用红外低池的问题,进而导致测量结果不准确的问题。
本申请还提供了一种气体组分测量装置、设备以及计算机可读存储介质,具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的气体组分测量方法的流程示意图;
图2为本申请实施例提供的确定特定组分的粒子数量的流程示意图;
图3为红外池中特定组分的粒子数量的变化示意图;
图4为本发明实施例提供的气体组分测量装置的结构框图;
图5为本申请实施例提供的气体组分测量设备的框架结构示意图。
具体实施方式
红外池在测量物质或元素含量时,是将物质或元素转换为气体状态形成待测气体后,并将该待测气体的气流流过红外池,并基于朗伯比尔定律,根据红外传感器测得的红外感应信号的大小确定待测气体中的物质或元素。
但是若是需要测量的物质或元素是以固态或液态的形式存在,往往需要借助于燃烧等化学反应将物质或元素的状态转换为气态,而这一化学反应过程中产生的待测气体的快慢往往并不恒定,也就导致通入红外池内的待测气体的浓度是变化的。
基于红外池测量的准确性的要求,当待测气体的浓度越大就需要采用长度更短的红外高池,而待测气体浓度越小,则需要采用长度更长的红外低池。而红外池中通入的气流的浓度处于变化的状态,要实时而准确的测得随着气流的通入各个时间点时的气流中待测气流的特定物质的粒子数,单一的使用红外高池或者红外低池,都会影响测量精度。
采用红外高池和红外低池相互切换是一种能够提升测量精度的方式。但是,又因为待测气流具体浓度变化是未知的,由此很难确定较为准确的切换时机,从而导致测量结果的不准确性的问题。
为此,本申请中提供了一种利用红外池测得气体中组分含量的技术方案,能够在一定程度上提升测量准确度。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,图1为本申请实施例提供的气体组分测量方法的流程示意图,该方法可以包括:
S11:控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池。
其中,红外高池的池长大于红外低池的池长。
对于红外高池和红外低池的具体尺寸,可以根据待测气体中需要测定的特定组分的粒子数浓度范围进行合理设置。
S12:对红外高池和红外低池中待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量。
在待测的气流在红外池中流动时,需要持续监测红外池内特定组分对应的粒子数,直到所有的气体从红外池中排空;并根据整个过程中测得的气流中特定组分的总粒子数,确定气流中特定组分的含量。
在气体组分定量分析中,红外吸收检测法是利用不同的极性分子对红外线吸收的特性波长不同来实现的,如CO2主要吸收4.25μm的红外光线、CO吸收的红外光线的波长为4.65μm、SO2吸收的红外光线的波长为8.69μm、H2O吸收的红外光线的波长为6.6μm。气体对红外线能量的吸收遵从朗伯-比尔定律:I=I0·e-KCL
其中:K为待测气体的红外吸收系数;C为待测气体的浓度;L为红外吸收层的厚度(即池长);I0为红外池中红外光源发出的红外能量;I为经待测气体吸收后剩余的红外能量。
由于红外探测器接受的能量与其输出电压成正比,因此红外池可以将气体的浓度信息转化成电信号输出;而红外池内待测气体的浓度和红外池中的待测气体的粒子数呈正比,因此,根据测得的气体浓度,即可获得对应的特定组分的粒子数量。
S13:根据红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,确定待测气体中特定组分的粒子数量。
本实施例中的待测气体的气流时同时并行输入至红外高池和红外低池中,那么也就相当于红外高池和红外低池同时对相同的两个分支气流进行检测,得到两组测量数据,进而获得红外高池粒子数量和红外低池粒子数量。
如前所述,红外高池测高浓度的气流的浓度更为准确,而红外低池测低浓度的气流浓度更为准确,在同时通过红外高池和红外低池测得两组不同的粒子数量数据后,即可判断每次测得数据对应的时刻红外池内,气体浓度属于高浓度还是低浓度,并由此分析获得更为准确的测量结果。
综上所述,本申请中在对气体中特定组分进行监测时,采用的是红外高池和红外低池同时并行检测,避免了红外高池和红外低池切换时间不合适,导致的测量结果不准确的问题;并且最终确定的测量结果是基于红外高池和红外低池的测量数据的结合获得的,保证了测量结果的准确度。
对于结合红外高池粒子数量和红外低池粒子数量确定准确的红外池中的粒子数量,可以有多种不同的方式,下面将以具体实施例进行说明。
在本申请的一种可选的实施例中,结合红外高池粒子数量和红外低池粒子数量确定特定组分的粒子数量的过程可以包括:
当红外高池粒子数量大于预设粒子数量时,以红外高池粒子数量为特定组分的粒子数量;
当红外高池粒子数量小于预设粒子数量时,以红外低池粒子数量为特定组分的粒子数量。
如前所述,红外池中的粒子浓度是实时变化的,那么每次测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量均需要确定一个较为准确的当次测得的粒子数量。
对于预设粒子数量大小可以根据红外高池和红外低池可测量得量程确定,或者根据红外高池和红外低池测得的粒子数量的大小进行合理调整。
在本申请的另一可选的实施例中,结合红外高池粒子数量和红外低池粒子数量确定特定组分的粒子数量的过程可以包括:
当红外高池粒子数量大于第一预设粒子数量时,以红外高池粒子数量为特定组分的粒子数量;
当红外低池粒子数量小于第二预设粒子数量时,以红外低池粒子数量为特定组分的粒子数量;
当红外高池粒子数量小于第一预设粒子数量,且红外低池粒子数量大于第二预设粒子数量时,则根据特定组分在过渡区段的粒子数量公式:N=a·n+(1-a)·n',获得粒子数量;其中,N为特定组分的粒子数量,a为权重系数,且0<a<1,n为红外高池粒子数量,n'为红外低池粒子数量;第一预设粒子数量大于第二预设粒子数量。
需要说明的是,对于红外高池而言,也能够测得低浓度的待测气体的粒子数,只是测得结果的误差较大,而红外低池能够较为准确的测得低浓度的特定组分的粒子数,从而使得红外高池和红外低池之间形成互补。
但是对于红外高池和红外低池测量的浓度分界线并没有一个明确的标准,由此当红外池中的粒子浓度属于红外高池和红外低池可测浓度的中间过渡区段时,则难以确定是红外高池测得的结果更为准确还是红外低池的结果更为准确。
为此,本实施例中设定第一预设粒子数量和第二预设粒子数量,且第一预设粒子数量大于第二预设粒子数量;当红外高池测得的红外高池粒子数量大于该第一预设粒子数量时,则说明红外高池和红外低池中的粒子浓度相对较高,应当采用红外高池中的测得的粒子数量的数据作为最终测得的特定组分的数据,而当红外低池测得红外低池红外粒子数量小于该第二预设粒子数量时,则说明红外高池和红外低池中的粒子浓度相对较低,应当采用红外低池中测得的粒子数量的数据作为最终测得的数据。而对于红外高池粒子数量小于第一预设粒子数量,且红外低池粒子数量大于第二预设粒子数量时,则属于红外高池和红外低池难以界定的范围。为此,可将这一区段设定为过渡区段,利用过渡区段公式:N=a·n+(1-a)·n',确定该次测得的粒子数量。
另外,该过渡区段公式中,权重系数a可以根据经验设定,另外,可以理解的是,若是粒子数量偏大,则应当是红外高池粒子数量更具有参考价值,反之,若是粒子数量偏小,则应当是红外低池粒子数量更具有参考价值。因此,在确定该权重系数a时,可以根据测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量相对偏大,也即是说测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量更偏向于第一预设粒子数量,则可以适当增大权重系数a;反之,若红外高池粒子数量和红外低池粒子数量更偏向于第二预设粒子数量,则可以适当减小权重系数a。
如图2和图3所示,图2为本申请实施例提供的确定特定组分的粒子数量的流程示意图,图3为红外池中特定组分的粒子数量的变化示意图。在本申请的可选的实施例中,还提供了另外一种结合红外高池粒子数量和红外低池粒子数量确定特定组分的粒子数量的方式,过程可以包括:
S21:根据连续多次测得的红外高池粒子数量大小变化趋势,确定红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间。
参考图3,图3中红外池中测得的特定组分的粒子数量的变化趋势大体上呈现先增加后减小的趋势,相应地,本实施例中通过红外高池和红外低池测得的红外高池红外粒子数量和红外低池红外粒子数量应当大体上也是先增大后减小的变化趋势。
由此可以将整个过程中检测到的数据划分为上升测量区段和下降测量区段,也就对应于红外池中粒子数量增大和粒子数量减小的时间段对粒子数量的测量区段。因为红外低池粒子数量在粒子浓度超过一定的量之后变得非常不准确,因此,在划定上升测量区段和下降测量区段时,红外高池粒子数量更具有参考价值。
另外,对于具体确定上升测量区段和下降测量区段的方式可以是利用整个测量过程中粒子数量的变化规律,直接查找到整个测量过程中红外高池粒子数量的最大值作为上升测量区段和下降测量区段的分界点,以最大红外高池粒子数量之前测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量作为上升测量区段的测量数据,而最大红外高池粒子数量之后测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量作为下降测量区段的测量数据,避免测量过程中测得的粒子数量数据小范围的波动给上升测量区段和下降测量区段带来的干扰。
S22:获得上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量。
S23:以第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得第一过渡区间和第二过渡区间测得的特定组分的粒子数量。
如前所述,直接设定一个粒子数量的阈值对红外高池和红外低池的数据进行切换显然并不准确,为此,可以在红外池中粒子数量上升测量区段中和下降测量区段各设定一个过渡区间。
对于第一过渡区间的粒子数量可以根据第一过渡公式:
并结合红外高池粒子数量和红外低池粒子数量进行计算获得;其中,k为测量次数常数,p1为第一指数系数,n为所述红外高池粒子数量,n'为所述红外低池粒子数量。
需要说明的是,对于第一过渡区间可以是以第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间,该预设测量次数也即是k;另外,对于第一指数系数p1的设定可以是根据第一过渡区间中粒子浓度变化的快慢来确定的,当第一过渡区间中测得的红外高池粒子数量上升斜率大小大于预设斜率,则可以适当增大第一指数系数p1
同理,对于第二过渡区段的对应的第二过渡公式可以是:
其中测量次数常数k、n红外高池粒子数量n,红外低池粒子数量n'取值方式和第一过渡公式中类似,对此不再赘述,p2为第二指数系数,其取值大小同样可以依据红外高池粒子数量下降的趋势设定,当第二过渡区间中测得的红外高池粒子数量下降斜率大小大于预设斜率,则可以适当增大第二指数系数p2
S24:在上升测量区间内在第一过渡区间之前,以及下升测量区间内在第二过渡区间之后的各次测量中以红外低池测得的红外低池粒子数量为特定组分的粒子数量。
S25:在上升测量区间内在第一过渡区间之后,以及下升测量区间内在第二过渡区间之前的各次测量中以红外高池测得的红外高池粒子数量为特定组分的粒子数量。
需要说明的是,在确定第一过渡区间和第二过渡区间之后,对于上述S23至S25的步骤执行顺序可以任意调整,对此本申请中不做具体限制。
当然,可以理解的是,在实际对测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量的数据进行处理时,可以在所有的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量均测量完成之后进行统一处理,但是这样的处理方式显然后降低整个数据处理速度。因此,在实际过程中也可以采用采集数据和处理数据并行进行的方式。
例如,从开始通入气体后,可以每测得一组红外高池粒子数据和红外低池粒子数据,就对红外高池粒子数据和第三预设粒子数量进行对比,直到获得和第三预设粒子数量最接近的第一基准红外高池粒子数量,相应地,第一过渡区段也就相继确定,可以进行第一基准红外高池粒子数量之前测得的数据进行处理;
在确定第一基准红外高池粒子数据之后,可以继续对后续测得的多个红外高池粒子数量进行最大红外高池粒子数据的判断,当某个红外高池粒子数量相对于其相邻多个红外高池粒子数据均属于最大时,即可确定该红外高池粒子数量为上升测量区段和下降测量区段的交界点;在确定该交界点之后,即可将后续测得的红外高池粒子数据和第四预设粒子数量进行对比,最终确定第二基准红外高池粒子数据。由此即可实现数据测量和数据处理并行进行。
当然本申请中也并不排除先获得整个测量过程中的红外高池粒子数据和红外低池粒子数据之后再进行综合处理的实施例。
下面对本发明实施例提供的气体组分测量装置进行介绍,下文描述的气体组分测量装置与上文描述的气体组分测量方法可相互对应参照。
图4为本发明实施例提供的气体组分测量装置的结构框图,参照图4的气体组分测量装置可以包括:
气流控制模块100,用于控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,红外高池的池长大于红外低池的池长;
数据采集模块200,用于随红外高池和红外低池中待测气体的气流变化,分别同时测量获得红外高池和红外低池中待测气体中特定组分的多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;
数据运算模块300,用于根据红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,确定待测气体中特定组分的粒子数量。
在本申请的一种可选地实施例中,数据运算模块300包括:
区间划分单元,用于根据连续多次测得的所述红外高池粒子数量大小变化趋势,确定所述所述红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定所述红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间;
基准粒子数单元,用于获得所述上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得所述下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量;
过渡区间单元,用于以所述第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以所述第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量;
红外低池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之前,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之后的各次测量中以所述红外低池测得的红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
红外高池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之后,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之前的各次测量中以所述红外高池测得的红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
本实施例的气体组分测量装置用于实现前述的气体组分测量方法,因此气体组分测量装置中的具体实施方式可见前文中的**方法的实施例部分,例如,气流控制模块100,数据采集模块200,数据运算模块300,分别用于实现上述气体组分测量方法中步骤S11,S12,S13和S14,所以,其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述,在此不再赘述。
本申请还提供了一种气体组分测量设备,参考图5,图5为本申请实施例提供的气体组分测量设备的框架结构示意图,包括待测样品室1、稳流阀2、红外高池3、红外低池4、第一红外传感器5、第二红外传感器6以及处理器7;
待测样品室1的输出端和稳流阀2的输入端相连接,稳流阀2的第一输出端和红外高池3相连接,稳流阀2的第二输出端和红外低池4相连接,其中,红外高池3的池长小于红外低池4的池长;
第一红外传感器5用于检测红外高池3中的红外光线能量,并输出红外高池响应电压;
第二红外传感器6用于检测红外低池4中的红外光线能量,并输出红外低池响应电压;
处理器7用于分别通过红外高池响应电压和红外低池响应电压获得红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,以执行实现如上任一实施例所述的气体组分测量方法的操作步骤。
本实施例所提供的气体组分测量设备中,红外高池3和红外低池4同时和稳压阀2的输出口相连接,稳压阀2控制气流同时均匀的像红外高池3和红外低池4中流入,进而保证红外高池3和红外低池4中气流的等同性;并且红外高池3和红外低池4并联连接,同时对相同的气体进行同步检测,无需进行红外高池3和红外低池4的切换,使得最终确定的特定组分的粒子数量可以根据红外高池3和红外低池4的测得结果共同确定,在很大程度上提升了测量结果的准确度。
本申请还提供了一种计算机可读存储介质的实施例,该所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行可实现如上任一实施例所述的气体组分测量方法的操作步骤。
该计算机可读存储介质可以包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外,本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明,以免过多赘述。

Claims (6)

1.一种气体组分测量方法,其特征在于,包括:
控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,所述红外高池的池长大于所述红外低池的池长;
对所述红外高池和所述红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;
根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量;
根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
当所述红外高池粒子数量大于预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外高池粒子数量小于或等于所述预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
或者,根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
当所述红外高池粒子数量大于第一预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外低池粒子数量小于第二预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
当所述红外高池粒子数量小于所述第一预设粒子数量,且所述红外低池粒子数量大于所述第二预设粒子数量时,则根据所述特定组分在过渡区段的粒子数量公式:,获得所述粒子数量;其中,/>为所述特定组分的粒子数量,/>为权重系数,且/>,/>为所述红外高池粒子数量,/>为所述红外低池粒子数量;所述第一预设粒子数量大于所述第二预设粒子数量;
或者,根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量,包括:
根据连续多次测得的所述红外高池粒子数量大小变化趋势,确定所述红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定所述红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间;
获得所述上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得所述下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量;
以所述第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以所述第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量;
在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之前,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之后的各次测量中以所述红外低池测得的红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之后,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之前的各次测量中以所述红外高池测得的红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
2.如权利要求1所述的气体组分测量方法,其特征在于,分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量,包括:
根据所述第一基准红外高池粒子数量之前次至测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,结合所述第一过渡公式:/>,计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量/>,其中,/>为测量次数常数,/>为第一指数系数,/>为所述红外高池粒子数量,/>为所述红外低池粒子数量;
根据所述第二基准红外高池粒子数量之前次至测得的红外高池粒子数量和红外低池粒子数量中,结合所述第二过渡公式:/>,计算获得所述第二过渡区间的所述特定组分的粒子数量/>,其中,/>为第二指数系数。
3.如权利要求2所述的气体组分测量方法,其特征在于,计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量,包括:
当所述第一过渡区间中测得的红外高池粒子数量上升斜率大小大于预设斜率,则增大所述第一指数系数
相应地,计算获得所述第一过渡区间的所述特定组分的粒子数量,包括:
当所述第二过渡区间中测得的红外高池粒子数量下降斜率大小大于所述预设斜率,则增大所述第二指数系数
4.一种气体组分测量装置,其特征在于,包括:
气流控制模块,用于控制待测气体的气流分别通入红外高池和红外低池,其中,所述红外高池的池长大于所述红外低池的池长;
数据采集模块,用于对所述红外高池和所述红外低池中所述待测气体中特定组分粒子数进行实时采集,获得多个红外高池粒子数量和多个红外低池粒子数量;
数据运算模块,用于根据所述红外高池粒子数量和所述红外低池粒子数量,确定所述待测气体中特定组分的粒子数量;
所述数据运算模块具体用于当所述红外高池粒子数量大于预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;当所述红外高池粒子数量小于或等于所述预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
或者,所述数据运算模块具体用于当所述红外高池粒子数量大于第一预设粒子数量时,以所述红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;当所述红外低池粒子数量小于第二预设粒子数量时,以所述红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;当所述红外高池粒子数量小于所述第一预设粒子数量,且所述红外低池粒子数量大于所述第二预设粒子数量时,则根据所述特定组分在过渡区段的粒子数量公式:,获得所述粒子数量;其中,/>为所述特定组分的粒子数量,/>为权重系数,且/>,/>为所述红外高池粒子数量,/>为所述红外低池粒子数量;所述第一预设粒子数量大于所述第二预设粒子数量;
或者,所述数据运算模块包括:
区间划分单元,用于根据连续多次测得的所述红外高池粒子数量大小变化趋势,确定所述红外高池粒子数量呈增大趋势的上升测量区间,以及确定所述红外高池粒子数量呈减小趋势的下降测量区间;
基准粒子数单元,用于获得所述上升测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第三预设粒子数量的差值最小的第一基准红外高池粒子数量;以及获得所述下降测量区间测得的红外高池粒子数量中和所述第四预设粒子数量的差值最小的第二基准红外高池粒子数量;
过渡区间单元,用于以所述第一基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第一过渡区间,以所述第二基准红外高池粒子数量相邻的预设测量次数范围内的测量区间为第二过渡区间;分别以第一过渡公式和第二过渡公式计算获得所述第一过渡区间和所述第二过渡区间测得的所述特定组分的粒子数量;
红外低池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之前,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之后的各次测量中以所述红外低池测得的红外低池粒子数量为所述特定组分的粒子数量;
红外高池粒子单元,用于在所述上升测量区间内在所述第一过渡区间之后,以及所述下升测量区间内在所述第二过渡区间之前的各次测量中以所述红外高池测得的红外高池粒子数量为所述特定组分的粒子数量。
5.一种气体组分测量设备,其特征在于,包括待测样品室、稳流阀、红外高池、红外低池、第一红外传感器、第二红外传感器以及处理器;
所述待测样品室的输出端和所述稳流阀的输入端相连接,所述稳流阀的第一输出端和所述红外高池相连接,所述稳流阀的第二输出端和所述红外低池相连接,其中所述红外高池的池长小于所述红外低池的池长;
所述第一红外传感器用于检测所述红外高池中的红外光线能量,并输出红外高池响应电压;
所述第二红外传感器用于检测所述红外低池中的红外光线能量,并输出红外低池响应电压;
所述处理器用于分别通过所述红外高池响应电压和所述红外低池响应电压获得红外高池粒子数量和红外低池粒子数量,以执行实现如权利要求1至3任一项所述的气体组分测量方法的操作步骤。
6.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1至3任一项所述的气体组分测量方法的操作步骤。
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