恭喜中国科学院合肥物质科学研究院张志荣获国家专利权
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龙图腾网恭喜中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114813633B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210380189.6,技术领域涉及:G01N21/39;该发明授权一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法是由张志荣;王前进;孙鹏帅;庞涛;吴边;夏滑;杨爽设计研发完成,并于2022-04-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法,包括以下步骤:首先采集待测气体的二次谐波信号,基于非负最小二乘方法对其严重混叠光谱信号进行解调,可以得到多种气体测量时的浓度结果,但是由于非线性效应的产生,利用三次多项式对浓度结果进行了补偿,获得了更加精确的多种气体浓度测量结果,以煤矿中CO和CH4为例进行了说明。通过上述方式,本发明能够实现多种气体二次谐波混叠光谱的解调,并基于解调得到的结果对浓度进行非线性补偿,得到精确的气体浓度信息,满足特殊工况环境中多种气体同时在线监测的需求。
本发明授权一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法在权利要求书中公布了:1.一种激光多气体混叠光谱解调和非线性补偿的浓度检测方法,其特征在于,所述待测气体为多气体混叠光谱信号,包括气体A、气体B,且气体A为单一谱线吸收气体、吸光度小于0.05,气体B的吸光度大于0.05,所述检测方法包括以下步骤:S1:采集气体A、气体B标准气体的二次谐波作为参考信号,此时的气体A和气体B的浓度分别记为CR气体A、CR气体B,二次谐波信号分别记为向量SR气体A、SR气体B;S2:采集待测气体的实时二次谐波信号,记为S;S3:根据步骤S2中的实时二次谐波信号S和步骤S1中的气体A、气体B参考信号SR气体A、SR气体B,基于非负最小二乘法求出气体A、气体B的浓度,分别为CM气体A、CM气体B;具体步骤包括:首先实时二次谐波信号S记为步骤S1中标准气体A和气体B气体的二次谐波的比例叠加,表示为以下形式:S=k1×SR气体A+k2×SR气体B=[k1,k2]T[SR气体A,SR气体B]其中,k1、k2为比例系数;然后基于非负最小二乘法求解比例系数k1、k2,公式如下:minβ||[k1,k2]T[SR气体A,SR气体B]-S||22s.t.k1≥0,k2≥0;最后根据下列两式求出实时二次谐波信号中气体A、气体B的浓度CM气体A、CM气体B:CM气体A=k1×CR气体ACM气体B=k2×CR气体B:S4:采集四组不同标准浓度C1、C2、C3、C4的气体B的二次谐波信号,利用最小二乘法计算这四组气体B的浓度,记为M1、M2、M3、M4;S5:对步骤S4中的四组标准浓度C1、C2、C3、C4和四组计算浓度M1、M2、M3、M4进行三次多项式拟合,得到气体B浓度的非线性修正模型;具体步骤包括:根据泰勒展开公式,利用三次多项式进行拟合,最终的非线性修正模型表示为:M=f0+f1×C+f2×C2+f3×C3其中,M表示计算得到的浓度结果,C表示标准气体的浓度,f0,f1,f2,f3分别为三次多项式的0次、1次、2次、3次系数;S6:根据步骤S5中的非线性修正模型对步骤S3中求出的气体B浓度CM气体B进行修正,得到最终的气体B浓度C气体B;S7:根据修正前后的气体B浓度之间的比例关系,对混合气体中的气体A浓度进行修正,得到最终的气体A浓度C气体A,修正的公式如下:
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