CN101251475A - 对多种介质的浓度进行测量的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对多种介质的浓度进行测量的方法。该方法主要包括：确定待测量区域中需要测量浓度的多种介质，获取具有不同波长的多个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强，并且，获取所述多种介质分别对应于每个所述测量波长下的光强衰减系数；根据所述获取的入射光强、透射光强和光强衰减系数信息，同时计算出所述多种介质分别在所述待测量区域中的浓度。利用本发明，可以对矿井等工业场所中的不同粒径范围的多种粉尘和多种有害、易燃气体同时进行浓度测量，并且，测量过程自动化程度高，容易实现。

Description

对多种介质的浓度进行测量的方法和装置

技术领域

本发明涉及光学测量领域，尤其涉及一种对多种介质的浓度进行测量的方法和装置。

背景技术

在矿井环境中，粉尘的危害性很大，会诱发尘肺病，同时煤尘可导致燃烧和爆炸。并且，在矿井中，粉尘和瓦斯、二氧化碳等有害、易燃气体同时混合于空气中，会降低粉尘和气体各自的爆炸极限。因此，对矿井中的粉尘和气体的浓度进行测量对矿井的安全生产至关重要。对气体的浓度进行测量在环境保护、防火防爆和故障检测等方面也非常重要。

现有技术中的第一种对粉尘的浓度进行测量的方法为：取样测量法。从待测区域中抽出部分具有代表性的一定体积的含尘气样，对该含尘气样进行过滤处理，获取该含尘气样中包含的尘粒。根据过滤后尘粒的质量，以及含尘气样的体积，计算出待测区域中的气体中的粉尘浓度。经进一步分析检测后可得尘粒的粒径分布、物理化学性质等。

上述现有技术中的第一种对粉尘的浓度进行测量的方法的缺点为：对采样操作要求高，需要做到等速采样，并且保证含尘气样在输送过程中尽可能减少损失。由于采样法为点测量，每次只能采集某一点处的气样，因此为了获得整个含尘区域中粉尘浓度的平均浓度值，就需要采用在多点处进行测量。从而导致测量过程费时费力，自动化程度低，很难实现在线监测，这样无疑会大大增加测量工作量。

现有技术中的第二种对粉尘的浓度进行测量的方法为：光吸收法和光散射法。光波经过待测区域中的含有粉尘的空气后，会发生衰减。光波衰减的原因有两个：粉尘对光的吸收和散射。

光吸收法的测量原理为：粉尘对光波的吸收作用遵循Lambert-Beer定律，透过粉尘的光强与入射光强的关系为：

        I_OUT＝I_INexp(-αcL)        (公式1)

上述公式1中的I_OUT为透射光强，I_IN为入射光强，c为粉尘浓度，L为光波与粉尘相互作用的光程。α为粉尘的衰减系数，由粉尘对光的吸收和散射作用共同决定。α只与光波的波长和粉尘的性质有关，如粉尘颗粒的粒径、折射率等，与粉尘的浓度无关。在α和L确定的情况下，通过测量入射光强和透射光强可以得到粉尘浓度。

光散射法的测量原理为：粉尘对光波的散射作用与入射光的波长、粉尘颗粒的粒径大小及其粒径分布有关。当粉尘颗粒的大小与波长的比值不同时，分别发生瑞利散射、米散射或衍射。利用在不同光学现象下散射光强与粉尘浓度之间的关系，通过测量散射光强就可以测算出粉尘浓度。而测量散射光强需要先获取粉尘粒径信息。

上述现有技术中的第二种对粉尘的浓度进行测量的方法的缺点为：利用光吸收法所测量出的粉尘浓度是待测区域中的各种粒径的粉尘的总的浓度，该方法不能测量出待测区域中的不同粒径范围的粉尘所分别对应的浓度，不能测量出待测区域中和粉尘同时存在的有害气体的浓度。在利用光散射法进行测量时，需要先获取粉尘粒径信息，实现起来比较困难。

发明内容

本发明实施例提供了一种对多种介质的浓度进行测量的方法和装置，可以解决现有测量方法实现困难、测量结果的准确度和精确度不高的问题。

本发明实施例是通过以下技术方案实现的：

一种对多种介质的浓度进行测量的方法，确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质，所述方法具体包括：

获取具有不同波长的多个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强，并且，获取所述多种介质分别在每个所述测量波长下的衰减系数；

根据所述获取的入射光强、透射光强和衰减系数信息，同时计算出所述多种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

一种对多种介质的浓度进行测量的装置，包括：

介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质；

光强信息获取模块，用于将具有不同波长的多种测量光波透过所述待测量区域中，获取每个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强；

介质浓度计算模块，用于根据光强信息获取模块所获取的每个测量波长对应的入射光强、透射光强，以及每种介质在每个测量波长下的衰减系数和透射光波在所述待测量区域中的有效作用光程，通过设定的计算方法，同时计算出每种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过将不同粒径范围的粉尘和不同种类的有害气体分别作为不同的介质，可以对矿井等工业场所中的不同粒径范围的多种粉尘和多种有害、易燃气体同时进行浓度测量，并且，测量过程自动化程度高，容易实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的方法的处理流程图；

图2为本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的装置的一个具体应用实例示意图；

图4为本实施例提供的开放式气室的结构示意图。

具体实施方式

在本发明实施例中，将待测量区域中的粉尘的粒径划分为多种粒径范围，将每种粒径范围的粉尘确定为一种介质。同时，将待测量区域中的需要测量浓度的每种气体也确定为一种介质。

获取具有不同波长的多个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强，并且，获取所述多种介质分别在每个所述测量光波下的衰减系数；

根据所述获取的入射光强、透射光强和衰减系数信息，同时计算出所述多种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的方法的处理流程如图1所示，包括如下步骤：

步骤11、将待测量区域中的粉尘按照不同粒径范围进行分类，并获取待测量区域中有害气体的种类信息。

确定待测量区域中的粉尘的若干典型粒径，该典型粒径的确定原则可以为：依据不同粒径范围的粉尘对人体的危害程度。根据上述典型粒径将待测量区域中的粉尘的粒径划分为不同的范围。

比如，粉尘的粒径的总的范围一般为：0.1-1000μm，呼吸性粉尘的典型粒径一般为：2.2μm、5μm、7.07μm。由于呼吸性粉尘测量的重要性，可根据上述呼吸性粉尘的典型粒径对粉尘分类。于是，可以将待测量区域中的粉尘的粒径划分为：0.1-2μm、2-5μm、5-10μm和10-1000μm共4个范围。也就是说，将待测量区域中的粉尘划分为分别具有不同的粒径范围的4个种类的粉尘。

如果待测量区域中还存在需要测量的有害气体，则还需要确定该有害气体的种类。比如，有害气体为甲烷、二氧化碳两种。

步骤12、将不同粒径范围的粉尘和不同种类的有害气体分别作为不同的介质，获取每个测量波长下的每种介质的衰减系数。

为了能够同时测量出上述具有不同粒径范围的粉尘，以及各种有害气体的浓度，本发明实施例将每个粒径范围的粉尘、每种有害气体分别作为一种介质，将上述待测量区域看成是包含多种介质的区域。在各种介质之间没有相互作用的情况下，当光波透过上述待测量区域时，上述待测量区域对光波的总吸光度等于各个介质的吸光度之和。

以上述依据呼吸性粉尘的典型粒径对粉尘分类为例，可以将待测量区域中介质划分为如表1所示的6种介质。

                表1：粉尘、气体介质区分情况

依据待测量区域中介质的划分情况，选取适当的测量光波的工作波长。工作波长的个数应该大于或等于上述介质的种类数，比如，有6种介质，就可以选择6个工作波长。在光源波长范围内工作波长的间隔应该尽量大。

在选择了工作波长后，需要确定在每个工作波长下，每种介质的衰减系数。介质的衰减系数只与光波的波长和介质的性质(如粒径、折射率等)有关，与介质的浓度无关。

每种介质在不同的波长下，将发生不同的光学作用，以上述表1所示的6种介质为例，在不同的工作波长下发生不同的光学作用如下述表2所示：

            表2、不同种类介质与光波的作用

根据每种介质在不同的波长下所发生的光学作用，通过实验标定、经验公式、理论计算、自学习人工神经网络算法等方法，可以获取每种介质在每个工作波长下的衰减系数。

1、实验标定。

利用已知浓度和分散度的粉尘进行标定试验。在测量方程中，将不同粒径对应的浓度作为系数，求解出各介质对应的衰减系数。

实验标定用的粉尘需要通过传统采样方式标定其分散度和浓度，实时性较差，影响标定的精度。

2、经验公式。

考虑到实际情况的复杂性，可以通过对原始数据的数理统计得到衰减系数的经验公式。衰减系数因物质的密度、双折射率及粒径分布的不同而存在差异，其中以粒径分布的影响最大。所以需主要考虑粉尘粒径分布的统计特性，粉尘粒径的分布通常有以下四种：正态分布，对数正态分布，上限对数正态分布和罗森-拉姆勒(Rosin Rammar)分布。

设粉尘中位径为d₅₀，即粉尘累计质量占总质量50％处的粉尘粒径。在Rosin分布条件下，粉尘的衰减系数与中位径呈明显的规律性。中位径越小，粉尘粒子越细，粉尘的衰减系数越大，它们之间近似成反比关系。以气煤和无烟煤粉尘为例，通过数学回归的方法，可以得到这两种粉尘的衰减系数与中位径之间的经验公式为：

α＝9.919/d₅₀(气煤)

α＝9.367/d₅₀(无烟煤)

3、理论计算。

基于Rayleigh散射、Mie散射和经典衍射理论，精确计算出散射系数、吸收系数和消光系数，最后得到衰减系数。

4、引入具有自学习功能的人工神经网络算法。

在恶劣条件下，衰减系数随气压、湿度、温度等因素会发生复杂的变化，使得光强衰减与介质浓度之间的数学关系可能偏离Lambert-Beer定律，从而影响测量精度。通常的解决办法是采用恒温装置及环境温度补偿措施，这样会增加仪器的体积、质量、复杂性和硬件成本，同时也降低了可靠性。

在系统的信号处理部分引入自学习功能的人工神经算法，改善传统的Lambert-Beer定律的数学模型，可以提高测量精度。人工神经网络具有自学习、泛化功能，能以任意精度进行非线性映射，并无需建立数学模型，因此特别适用于解决复杂的、非线性函数问题。在传感器的数学建模中引入神经网络，其作用是将传感器的输出信号和工作环境温度等参数(输入)与待测介质的浓度(输出)一一对应。通过样本学习和训练优化衰减系数的准确性，处理软件按照所建立的神经网络模型可以由传感器的输出信号和工作环境温度等参数给出与其对应的待测介质浓度。

步骤13、根据每个工作波长的光波在待测量区域中的入射光强和透射光强，以及每种介质的衰减系数，同时计算出每种介质的浓度。

当测量光波发射到上述待测量区域时，一部分光波将被上述待测量区域中的各种介质散射，偏离入射时的传播方向；另一部分光波将被各种介质吸收；其余的光波将沿着入射时的传播方向透射过待测量区域。

本发明实施例测量每个工作波长的测量光波在待测量区域中的入射光强和透射光强，再根据每种介质在每个工作波长下的衰减系数，依据Lambert-Beer定律，同时计算出上述待测量区域中的各种介质的浓度。

比如，测量出工作波长为λ₁的光波在上述待测量区域中的入射光强为I_IN1，透射光强为I_OUT1，各种介质的在λ₁下的衰减系数为：α₁₁，α₁₂，……α_1n；

测量出工作波长为λ₂的光波在上述待测量区域中的入射光强为I_N2，透射光强为I_OUT2，各种介质的在λ₂下的衰减系数为：α₂₁，α₂₂，……α_2n；

.

.

.

测量出工作波长为λ_n的光波在上述待测量区域中的入射光强为I_INn，透射光强为I_OUTn，各种介质的在λ_n下的衰减系数为：α_n1，α_n2，……α_nn。

每一个工作波长的光波通过上述待测量区域时，依次上述待测量区域中各种介质发生消光作用。当各个介质之间不发生相互作用时，每种介质对光的衰减作用是相互独立的。

依据Lambert-Beer定律，上述测量出每个工作波长的入射光强和透射光强，以及每种介质在每个工作波长下的衰减系数，可以组成如下的方程式：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{OUT}1}=I_{\mathrm{IN}1}\exp -({\mathrm{\α}}_{11}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{12}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{1n}{c}_n)L\\ I_{\mathrm{OUT}2}=I_{\mathrm{IN}2}\exp -({\mathrm{\α}}_{21}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{22}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{2n}{c}_n)L\\ ......\\ I_{\mathrm{OUTm}}=I_{\mathrm{INm}}\exp -({\mathrm{\α}}_{m1}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{m2}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{mn}}{c}_n)L\\ ......\\ I_{\mathrm{OUTn}}=I_{\mathrm{INn}}\exp -({\mathrm{\α}}_{n1}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{n2}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nn}}{c}_n)L\end{array}\right.$ (公式2)

其中，α_ij是第i个波长的光波对第j种介质的衰减系数，L为透射光波在上述待测量区域中的有效作用光程。

上述公式2经过化简，可得到：

(公式3)

当光程L以及衰减系数α₁₁，α₁₂……α_nn确定后，通过测量入射和透射光强，建立以上公式3所示的方程组，并且解该方程组，可同时计算出各种介质的浓度c₁，c₂…，c_n。

在计算出了各种粒径范围的粉尘的浓度后，通过计算各种粒径范围的粉尘的浓度的之比，可以得到不同粒径范围的粉尘的分布情况，即得到粉尘分散度。

本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的装置的结构示意图如图2所示，包括如下模块：

介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质。包括：粉尘介质确定模块和气体介质确定模块。

光强信息获取模块，用于将具有不同波长的多种测量光波透过所述待测量区域中，获取每个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强。

介质浓度计算模块，用于根据光强信息获取模块所获取的每个测量波长对应的入射光强、透射光强，以及每种介质在每个测量波长下的衰减系数和透射光波在所述待测量区域中的有效作用光程，通过设定的计算方法，同时计算出每种介质分别在所述待测量区域中的浓度。包括：有效作用光程获取模块和衰减系数获取模块。

上述介质划分模块中的粉尘介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的粉尘的典型粒径，根据该典型粒径将所述粉尘划分为多种粒径范围，将每种粒径范围的粉尘确定为一种介质；

上述介质划分模块中的气体介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的气体的种类，将每种气体确定为一种介质。

上述介质浓度计算模块中的有效作用光程获取模块，用于获取每个透射光波在所述待测量区域中与介质发生作用的光程；

上述介质浓度计算模块中的衰减系数获取模块，用于确定每种介质在每个测量波长下所发生的光学作用，根据该光学作用和每种介质的性质，获取每种介质在每个测量波长下的衰减系数。

上述本发明实施例提供的对多种介质的浓度进行测量的装置的一个具体应用实例如图3所示，该应用实例的主要工作过程如下：

单片机发送一定频率的调制信号给光源驱动电路，光源驱动电路根据该调制信号去控制红外宽谱光源发出测量光波。红外光源发出的平行测量光波以一定角度入射到开放式气室，经过开放式气室中的各种介质，比如具有不同粒径范围的不同种类的粉尘，以及各种有害气体。测量光波与气室中两平行腔片发生多次反射后，透射出来的光波被带有滤光片的红外探测器接收。

红外探测器将检测到的透射光强转化为微弱电信号，输出给高精密的前置放大电路进行适当放大，再经低通的放大滤波电路滤除掉高频部分，得到的低频电信号经A/D转换后，得到数字化的透射光强的强度信息，该强度信息被送入到单片机中。

在单片机中存储每个工作波长的测量光波进入上述开放式气室的入射光强和透过上述开放式气室的透射光强，以及上述开放式气室中的每种介质在每个工作波长下的衰减系数与有效作用光程。然后，单片机根据上述公式2、公式3计算出上述开放式气室中的各种介质的浓度。鉴于单片机的数据处理能力有限，可将所有数据发送到上位机进行处理。

此外，还可以根据需要在单片机的其他接口上加入一些外设，如数字显示、键盘输入、报警等模块，组成完整的矿井用粉尘、气体分析仪。

上述应用实例中主要包括如下单元：

1、红外光源。

光源的选择主要考虑粉尘颗粒及气体的吸收光谱所对应的吸收中心波长。在计算浓度时，光源的波长是非常重要的参数之一，它决定单位粉尘浓度的衰减系数和气体的吸收系数。本实施例所采用红外光源的工作波长范围是可见光到4.4μm，满足所要测量的气体的吸收波长。为了得到平行测量光波，可以在光源后面添加抛物面反射镜，将光源放在抛物面的焦点处。

本实施例对光源不采用机械调制，而采用电调制。电调制调制频率稳定，无需机械调制盘、电机等部件，可以简化系统的结构，提高系统的稳定性和精度，有利于系统的便携式设计和小型化。

2、开放式气室。

本实施例提供的开放式气室的结构如图4所示。采用开放式外腔面镀以高反射膜的吸收池作为气室。吸收池用石英玻璃做腔片，两腔片平行放置，在腔片的外表面镀高反膜。在合理设计吸收池结构参数的情况下，可以不考虑界面的反射对测量结果的影响。光源发出的平行光以一定角度入射到气室中，经多次反射后射出，增加了有效吸收光程，提高了测量灵敏度。

3、红外探测器。

红外探测器的测量精度很大程度决定了介质浓度的测量结果的精度。由于红外光的热效应，对于中红外区的测量可采用热电堆探测器。本实施例所采用的探测器有不同的窗口，每个窗口配以不同波长的滤光片。

4、数据采集与处理单元。

包括：前置放大电路、放大滤波电路、A/D转换电路、单片机和一些外设设备。

前置放大电路，用于将红外探测器输出的微弱电信号进行放大后，输出给放大滤波电路。

放大滤波电路，用于将前置放大电路输出的电信号滤除掉高频部分，得到的低频电信号，并输出给A/D转换电路。

A/D转换电路，用于将放大滤波电路输出的低频电信号进行A/D转换，得到数字化的透射光强的强度信息，并输出给单片机。

单片机，用于输出调制信号控制红外光源输出测量光波。存储每个工作波长的测量光波进入上述开放式气室的入射光强和透过上述开放式气室的透射光强，以及上述开放式气室中的每种介质在每个工作波长下的衰减系数与有效作用光程。根据上述公式2、公式3计算出上述开放式气室中的各种介质的浓度。

综上所述，利用本发明实施例所述方法和装置，可以对矿井等工业场所中的不同粒径范围的多种粉尘和多种有害、易燃气体同时进行浓度测量，并且，测量过程自动化程度高，容易实现。对粉尘和气体的同步测量可以消除在测量过程中粉尘和气体浓度的相互影响，从而可以得到比较高的测量精度。由于不同粒径范围的粉尘对人体的危害是不同，本发明实施例获取的不同粒径范围的多种粉尘分别对应的浓度信息是很有实际意义的。

粉尘和气体的光学测量方法具有传感结构本质安全、灵敏度高、响应速度快和硬件成本低等诸多特点。本发明能够对工业环境中的粉尘和气体浓度进行同时在线测量，可迅速得到测量结果，并显示浓度或采取超标报警等安全措施，可有效减少矿井瓦斯爆炸等事故，预防工人的尘肺病等，对保障煤矿安全生产和工人的生命安全具有重要的实际意义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1、一种对多种介质的浓度进行测量的方法，其特征在于，确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质，所述方法具体包括：

获取具有不同波长的多个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强，并且，获取所述多种介质分别在每个所述测量波长下的光强衰减系数；

根据所述获取的入射光强、透射光强和衰减系数信息，同时计算出所述多种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多种介质包括：

多种具有不同粒径范围的粉尘；或，至少一种已知粒径范围的粉尘和至少一种气体；或，多种气体。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质，具体包括：

确定待测量区域中的需要测量浓度的粉尘的典型粒径，根据该典型粒径将所述粉尘的粒径划分为多种粒径范围，将每种粒径范围的粉尘确定为一种介质；

确定待测量区域中的需要测量浓度的气体的种类，将每种气体确定为一种介质。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述多种介质分别在每个所述测量波长下的衰减系数，具体包括：

确定每种介质在每个测量光波下所发生的光学作用，根据该光学作用和每种介质的性质，获取每种介质在每个测量波长下的衰减系数。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量光波的数量不小于所述多种介质的种类。

6、根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述获取的入射光强、透射光强和衰减系数信息，同时计算出所述多种介质在所述待测量区域中的浓度，具体包括：

获取测量光波在所述待测量区域中的有效作用光程，确定测量光波在所述待测量区域中的衰减为每种介质导致该测量光波的衰减总和；

根据所述有效作用光程，以及每个测量光波对应的入射光强、透射光强和每种介质在每个测量波长下的衰减系数，通过设定的计算方法，同时计算出每种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述设定的计算方法，具体包括：

$\left\{\begin{array}{c}{I}_{\mathrm{OUT}1}=I_{\mathrm{IN}1}\exp -({\mathrm{\α}}_{11}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{12}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{1n}{c}_n)L\\ I_{\mathrm{OUT}2}=I_{\mathrm{IN}2}\exp -({\mathrm{\α}}_{21}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{22}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{2n}{c}_n)L\\ ......\\ I_{\mathrm{OUTm}}=I_{\mathrm{INm}}\exp -({\mathrm{\α}}_{m1}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{m2}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{mn}}{c}_n)L\\ ......\\ I_{\mathrm{OUTn}}=I_{\mathrm{INn}}\exp -({\mathrm{\α}}_{n1}{c}_1+{\mathrm{\α}}_{n2}{c}_2+...+{\mathrm{\α}}_{\mathrm{nn}}{c}_n)L\end{array}\right.$

所述I_IN1，I_IN2，I_INm，I_INn分别为第1、2、m和n个测量光波进入所述待测量区域的入射强度，所述I_OUT1，I_OUT2，I_OUTm，I_OUTn分别为第1、2、m和n个测量光波射出所述待测量区域后的透射强度；

所述α₁₁，α₁₂，α_1n为第1个测量波长下第1，2，n种介质的衰减系数，所述α₂₁，α₂₂，α_2n为第2个测量波长下第1，2，n种介质的衰减系数，所述α_m1，α_m2，α_mn为第m个测量波长下第1，2，n种介质的衰减系数，所述α_n1，α_n2，α_nn为第n个测量波长下第1，2，n种介质的衰减系数；

所述L为测量光波在所述待测量区域中的有效作用光程。

8、一种对多种介质的浓度进行测量的装置，其特征在于，包括：

介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的多种介质；

光强信息获取模块，用于将具有不同波长的多种测量光波透过所述待测量区域中，获取每个测量光波在所述待测量区域中的入射光强和透射光强；

介质浓度计算模块，用于根据光强信息获取模块所获取的每个测量波长对应的入射光强、透射光强，以及每种介质在每个测量波长下的衰减系数和透射光波在所述待测量区域中的有效作用光程，通过设定的计算方法，同时计算出每种介质分别在所述待测量区域中的浓度。

9、根据权利要求8所述的对多种介质的浓度进行测量的装置，其特征在于，所述介质划分模块包括：

粉尘介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的粉尘的典型粒径，根据该典型粒径将所述粉尘划分为多种粒径范围，将每种粒径范围的粉尘确定为一种介质；

气体介质确定模块，用于确定待测量区域中的需要测量浓度的气体的种类，将每种气体确定为一种介质。

10、根据权利要求8或9所述的对多种介质的浓度进行测量的装置，其特征在于，所述介质浓度计算模块包括：

有效作用光程获取模块，用于获取每个透射光波在所述待测量区域中与介质发生作用的光程；

衰减系数获取模块，用于确定每种介质在每个测量波长下所发生的光学作用，根据该光学作用和每种介质的性质，获取每种介质在每个测量波长下的衰减系数。

Images