CN105388124B - 用于溶解气体分析的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种在处理器上实现的方法包括从光源发射光束到吸收池中的成分，其中，光束包括多个波长射束。方法还包括由于所述成分的存在而生成对应于光束的多个波长射束的多个响应信号。方法也包括由耦合到吸收池的光电检测器检测所述多个响应信号。方法包括基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度。

Description

用于溶解气体分析的系统和方法

背景技术

本文中公开的主题涉及使用光谱学的溶解气体分析。具体而言，主题涉及使用波长调制光谱学的气体浓度的准确测量。

诸如变压器的电气设备使用诸如蓖麻油、矿物油以及合成油的流体用于绝缘目的。流体的参数指示电气设备中的初期故障。除了别的以外，流体的参数包括总可燃气体(TCG)的信息。总可燃气体的示例包括一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氧以及氮。具体而言，一氧化碳和二氧化碳的浓度随着电气设备的热老化和绝缘退化而增大。此外，诸如乙炔和乙烯的碳氢化合物的浓度由于电晕和电弧放电造成的电介质击穿而增大。此外，氧和氮的浓度指示设备的气体加压系统的条件。因此，溶解气体分析(DGA)的技术用于确定在电气设备中使用的流体中气体成分的浓度以预测初期故障。

根据从设备提取的流体样本分析气体浓度的方法采用光谱技术。常规光谱技术包括离线DGA技术和基于吸收光谱学的技术。然而，离线DGA技术受维护问题和不确定性问题影响。此外，采用直接吸收光谱信号的技术对差的信噪比较不灵敏。通常，常规光谱技术在有限范围的浓度中确定气体成分的浓度，并且基于调制光束来改进检测的灵敏度。来自诸如波长调制的光谱学的光谱技术的测量受气体的环境条件影响，特别是溶解气体的环境压力条件。

出于这些和其它原因，需要更新的技术以便在扩大的范围上测量气体成分的浓度。

发明内容

根据本技术的一方面，公开了一种方法。方法包括从光源发射光束到吸收池中的成分，其中光束包括多个波长射束。方法还包括由于成分的存在而生成对应于光束的多个波长射束的多个响应信号。方法也包括由耦合到吸收池的光电检测器检测所述多个响应信号。方法包括基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度。

根据本技术的另一方面，公开了一种系统。系统包括具有成分的吸收池以及光源，所述光源发射包括多个波长射束的光束到吸收池中的成分以生成多个响应信号。系统也包括耦合到吸收池以便检测对应于所述光束的所述多个波长射束的所述多个响应信号的光电检测器。系统还包括通信地耦合到光电检测器并且配置成接收所述多个响应信号并且基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度的处理器。

技术方案1. 一种方法，包括：

从光源发射光束到吸收池中的成分，其中所述光束包括多个波长射束；

由于所述成分的存在而生成对应于所述光束的所述多个波长射束的多个响应信号；

由耦合到所述吸收池的光电检测器检测所述多个响应信号；以及

基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度。

技术方案2. 如技术方案1所述的方法，其中生成所述多个响应信号包括：

当所述成分被保持在第一环境条件时，在所述吸收池中产生第一多个响应信号；以及

当所述成分被保持在第二环境条件时，在所述吸收池中产生第二多个响应信号。

技术方案3. 如技术方案2所述的方法，其中所述第一环境条件和所述第二环境条件中的每个包括温度设置和压力设置中的至少一项。

技术方案4. 如技术方案2所述的方法，还包括：

检测来自所述吸收池的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号；

确定连接对应于所述第一环境条件和所述第二环境条件的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号的特性线的斜率值；以及

基于所述斜率值确定所述成分的所述浓度。

技术方案5. 如技术方案1所述的方法，其中发射所述光束包括从调制的光源发射波长调制的激光束。

技术方案6. 如技术方案5所述的方法，其中检测所述多个响应信号包括测量第一响应信号的第一幅度和第二响应信号的第二幅度，其中所述第一响应信号和所述第二响应信号对应于所述波长调制的激光束的调制频率的两个不同谐波。

技术方案7. 如技术方案6所述的方法，还包括通过所述第二幅度将所述第一幅度归一化。

技术方案8. 如技术方案1所述的方法，其中检测所述多个响应信号包括测量直接吸收信号。

技术方案9. 如技术方案1所述的方法，其中确定所述成分的所述浓度包括将所述多个响应信号投射到参考响应上以确定参考响应值。

技术方案10. 如技术方案9所述的方法，其中确定所述成分的所述浓度包括使用非正交投射技术将所述多个响应信号投射到所述参考响应上。

技术方案11. 如技术方案1所述的方法，其中所述成分包括乙炔、氢、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳、水分、一氧化碳或其组合。

技术方案12. 一种系统，包括：

具有成分的吸收池；

光源，所述光源发射包括多个波长射束的光束到所述吸收池中的所述成分以生成多个响应信号；

光电检测器，耦合到所述吸收池以便检测对应于所述光束的所述多个波长射束的所述多个响应信号；以及

处理器，通信地耦合到所述光电检测器并且配置成接收所述多个响应信号并且基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度。

技术方案13. 如技术方案12所述的系统，其中所述光源配置成：

当所述成分被保持在第一环境条件时，在所述吸收池中产生第一多个响应信号；以及

当所述成分被保持在第二环境条件时，在所述吸收池中产生第二多个响应信号。

技术方案14. 如技术方案13所述的系统，其中所述第一环境条件和所述第二环境条件中的每个包括温度设置和压力设置中的至少一项。

技术方案15. 如技术方案13所述的系统，其中所述光电检测器配置成：

检测来自所述吸收池的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号；

确定连接对应于所述第一环境条件和所述第二环境条件的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号的特性线的斜率值；以及

基于所述斜率值确定所述成分的所述浓度。

技术方案16. 如技术方案12所述的系统，其中所述光源包括配置成发射波长调制的激光束到所述吸收池中的所述成分的调制的光源。

技术方案17. 如技术方案16所述的系统，其中所述光电检测器还配置成测量第一响应信号的第一幅度和第二响应信号的第二幅度，其中所述第一响应信号和所述第二响应信号对应于所述波长调制的激光束的调制频率的两个不同谐波。

技术方案18. 如技术方案17所述的系统，其中所述处理器还配置成通过所述第二幅度将所述第一幅度归一化。

技术方案19. 如技术方案12所述的系统，其中所述光电检测器还配置成测量直接吸收信号。

技术方案20. 如技术方案12所述的系统，其中所述处理器还配置成通过将所述多个响应信号投射到参考响应上来确定参考响应值。

技术方案21. 如技术方案20所述的系统，其中所述处理器还配置成通过使用非正交投射技术将所述多个响应信号投射到所述参考响应上来确定参考响应值。

技术方案22. 如技术方案12所述的系统，其中所述成分包括乙炔、氢、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳、水分、一氧化碳或其组合。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的实施例的这些和其它特征和方面，附图中类似的字符在所有附图中表示类似的部分，其中：

图1是根据示范实施例的用于确定成分的浓度的系统的图示；

图2是示出根据示范实施例，对应于用于成分的不同浓度的多个波长的多个参考响应信号的图；

图3是三维坐标系统中的图，其示出根据示范实施例的作为多个响应信号的函数的成分的浓度；

图4是图3的二维坐标系统中的图，其示出根据示范实施例的多个响应信号的独特组合；

图5是示出多个曲线的图，所述曲线表示根据示范实施例的作为对应于多个环境条件的多个响应信号的函数的浓度；

图6是示出用于使用图1的系统来确定成分的浓度的非正交投射技术的图；以及

图7是根据示范实施例的用于确定成分的浓度的方法的流程图。

具体实施方式

本文中公开的系统和方法的实施例包括从光源发射光束到吸收池中的成分。光束包括多个波长射束。响应于调制的光束并且由于成分的存在，在吸收池中生成多个响应信号。所述多个响应信号对应于所述光束的所述多个波长射束。由耦合到吸收池的光电检测器检测所述多个响应信号。基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度。在某些实施例中，所述多个响应信号包括通过在第一环境条件保持所述成分而生成的第一多个响应信号和通过在第二环境条件保持所述成分而生成的第二多个响应信号。基于所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号确定所述成分的浓度。

在本文中等效地并且可互换地使用的术语“射束”、“辐射束”和“光束”指光源106的输出。术语“波长射束”指具有指定波长的辐射的射束。术语“成分”指溶解或悬浮在另一液体或气体中的气体或液体形式的化学元素或化合物。在本文中使用的术语“吸收池”指成分在其中与光束交互以生成光谱信号的室或容器。在本文中提及的术语“响应信号”包括但不限于在调制的光束与所述成分的交互期间生成的光谱信号。术语“浓度”指在流体中所述成分的强度或每单位体积的微粒的数量。在本文中提及的术语“存储的响应”包括但不限于在多个浓度与具有多个波长射束的光束交互的成分的预校准的光谱响应。存储的响应被先验确定，并且可用于从存储装置中检索。术语参考值是从存储的响应中选择的斜率值、浓度强度以及多个响应值中的任一个或其组合。

图1是根据示范实施例的用于确定成分的浓度的系统100。系统100包括具有成分104的吸收池102。系统100包括光源106、光电检测器108和计算机系统110。在示范实施例中，系统100是光谱系统。光源106生成具有多个波长的采用光束形式的电磁辐射。

吸收池102是适合尺寸的室，具有分别用于将成分引入室中和从室中提取成分的入口112和出口114。在一个实施例中，吸收池的长度是大约1米。池102是多通道吸收池，具有用于增大光束的路径长度的反射表面116。在备选实施例中，池102可以是单通道吸收池。吸收池102可具有用于保持或测量成分104的环境条件的供给。环境条件包括但不限于温度设置、压力设置及其组合。在一个实施例中，可通过入口112和出口114提供另外的控制机制（图1中未示出）以便通过改变吸收池内的压力来控制成分的环境压力。在另一实施例中，可更改吸收池的温度，并且由此可控制成分的环境温度。在一些实施例中，吸收池可包含溶解或悬浮在液体、气体或固体材料中的成分。例如，在一个实施例中，吸收池包含具有溶解在液体中的成分的流体。成分可包括乙炔、氢、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳及其组合。

在一个实施例中，光源106可以是生成调制的光束的激光光源。在示范实施例中，光束是从调制的光源发射的波长调制的激光束。在一些实施例中，对光束进行波长扫描和调制。在一些实施例中，光源106是可调谐二极管(TD)激光源或量子级联激光源。备选地，光源106可生成频率调制的光束。在光源106被进行波长调制的实施例中，光束包括多个波长射束118、120。在一个实施例中，在连续的时隙中复用所述多个波长射束118、120。虽然在光束中示出所述多个波长射束118、120，但通过吸收池102只传送波长射束之一。所述多个波长118、120的每个波长在通过吸收池102的传送期间与成分104交互。多个波长射束与吸收池中成分的交互生成多个响应信号122、124。响应信号122对应于波长射束118，并且响应信号124对应于波长射束120。在本文中公开的实施例中，多个响应信号122、124是光谱响应信号。应注意的是，响应信号的类型不限于通过光谱技术生成，并且所述多个响应信号的数量不限于两个信号122、124。

在一些实施例中，由于射束的辐射能量被成分吸收，生成了多个响应信号。从直接吸收光谱技术生成的多个响应信号在本文中称为“直接吸收信号”。在其它实施例中，调制的光束生成对应于调制频率的多个谐波的多个响应信号（经由成分）。对应于多个谐波的多个响应信号中的一个或更多个响应信号可被考虑用于如随后段落中解释的进一步处理。

在一个示范实施例中，当成分被保持在第一环境条件时，生成第一多个响应信号。在成分被保持在第二环境条件时，生成第二多个响应信号。第一多个响应信号和第二多个响应信号包括由于成分与第一波长射束和第二波长射束的交互而生成的光谱信号。基于第一多个响应信号和第二多个响应信号确定成分的浓度。此实施例的工作不要求有关环境条件的信息，并且因此成分的浓度的测量不受环境压力测量或环境温度测量中误差的存在影响。本文中参照随后的附图公开了基于第一多个响应信号和第二多个响应信号来测量成分的浓度的技术的细节。

耦合到吸收池的光电检测器108检测多个响应信号122、124，并且将它们提供到计算机系统110。在一个实施例中，检测多个响应信号包括测量直接吸收信号。在另一实施例中，光电检测器108检测第一响应信号的第一幅度和第二响应信号的第二幅度，其中第一响应信号和第二响应信号对应于波长调制的激光束的调制频率的两个不同谐波。在另一实施例中，光电检测器108检测由于两个连续谐波信号造成的响应信号。在一个实施例中，光电检测器108检测对应于第一环境条件的第一响应和对应于第二环境条件的第二响应。在一个实施例中，计算机系统110包括通信地耦合到光电检测器并且配置成接收多个响应信号的处理器126。处理器126可还处理所述多个响应信号。在接收第一谐波响应和第二谐波响应信号的一个实施例中，第二谐波响应信号通过第一谐波响应信号归一化。具体而言，第一响应信号的第一幅度通过第二响应信号的第二幅度归一化。在接收对应于连续谐波信号的两个响应信号的另一实施例中，对应于一个谐波信号的响应通过对应于另一谐波信号的响应归一化。计算机系统110也包括用于存储程序和多个检测的响应信号122、124的存储器128。处理器126也配置成基于多个响应信号122、124确定成分的浓度。在一些实施例中，计算机系统110也可包括诸如键盘、鼠标的多个输入装置以及诸如监视器和扬声器的多个输出装置。

处理器126包括至少一个算术逻辑单元、微处理器、通用控制器或处理器阵列以执行期望的计算或者运行计算机程序。在一个实施例中，处理器126的功能性可限于控制光源106的操作。在另一实施例中，处理器126的功能性可限于控制光电检测器108的操作。在另一实施例中，处理器126的功能性限于确定吸收池中存在的成分的浓度。在一些示范实施例中，至少一个处理器模块的功能性将包括辅助光源和光电检测器的中的一个或多个的操作。虽然处理器126示为单个单元，但是能够存在嵌入光源和光电检测器中的协作地操作以检测成分的浓度的多个一个处理器。

存储器128可以是非暂时性存储媒体。例如，存储器128可以是动态随机存取存储器(DRAM)装置、静态随机存取存储器(SRAM)装置、闪存存储器装置或其它存储器装置。在一个实施例中，存储器128可包括非易失性存储器或类似永久性存储装置、媒体，诸如硬盘驱动器、软盘驱动器、压缩盘只读存储器(CD-ROM)装置、数字多功能盘只读存储器(DVD-ROM)装置、数字多功能盘随机存取存储器(DVD-RAM)装置、数字多功能盘可重写(DVD-RW)装置、闪存存储器装置或其它非易失性存储装置。在一个特定实施例中，非暂时性计算机可读媒体可编码有指示处理器126确定成分的浓度的程序。

在一些实施例中，存储器128以表的形式来存储所存储的响应。在本文中解释了使用存储的响应来确定成分的浓度的示范实施例。在一些实施例中，存储的响应包括表中的多个条目，其中每个条目具有光束的多个波长值、对应于波长值的多个光谱响应信号、连接对应于多个环境条件的多个光谱响应信号与对应浓度值的特性线的斜率值。在很少的其它实施例中，存储的响应可用两个表的形式存储，第一表提供斜率值，并且第二表提供浓度值。存储的响应对应于参考环境条件。存储的响应可表示为图，并且在本文中称为“参考响应”。存储的响应的多个条目对应于在参考响应上的点，并且在本文中称为参考响应值。处理器126配置成从存储的响应的多个条目确定参考响应值。在备选实施例中，处理器126配置成将多个响应信号投射到参考响应上以确定参考响应值。

图2是示出根据示范实施例的多个参考响应曲线的图200，所述参考响应曲线对应于用于成分的不同浓度的多个波长射束。图200包括以百万分率(ppm)单位表示浓度的x轴202。图200也包括表示对应于波长射束的调制频率的第二谐波的响应信号的y轴204。图200示出表示乙炔(C2H2)分别与具有波长3021.65nm、3021.5nm和3021nm的光束交互的响应的曲线206、208、210。

在成分的浓度低于400ppm时，对应于波长3021.65nm的曲线206展示增大趋势。高于400ppm，曲线206展示减小趋势。对于其中浓度高于和低于400ppm的浓度范围，响应信号值和对应浓度值未独特定义。例如，对于200ppm和3500ppm的两个浓度值，响应信号值将为0.03。因此，波长射束3021.65nm可用于检测仅高达400ppm的浓度。类似地，波长射束3021.5nm（响应曲线208）用于检测高达10000ppm的乙炔的浓度。作为另一示例，波长射束3021nm（响应曲线210）能够检测高达15000ppm的乙炔浓度。曲线206、208、210的检测极限由图示中对应峰值点212、214、216表示。超过点212、214、216，曲线206、208、210分别展示减小趋势。与随后附图有关的实施例公开了用于在扩大范围上测量成分的浓度的技术。例如，对应于波长射束3021.5nm和3021nm的响应信号可用于测量高达35000ppm的范围的成分的浓度。

图3是示出根据示范实施例的用于多个响应信号的成分的浓度的图300。图300是作为对应于波长3021.5nm和3021nm的两个射束的第一响应和第二响应信号的函数的成分的浓度的3D图。图300的x轴302表示对应于第一波长射束的第一响应，并且y轴304表示对应于第二波长射束的第二响应。z轴306表示成分的以百万分率(ppm)为单位的浓度。曲线308是三维的，并且在0ppm到35000ppm的浓度范围上不相交。例如，在曲线308上的点310对应于5000ppm的浓度，并且具有在x轴302上0.01的第一响应峰值幅度和在y轴304上0.1的第二响应峰值幅度。

图4是示出图3的顶视图的图400，其示出根据示范实施例的多个响应信号的独特组合。x轴402表示对应于第一波长射束的第一响应，并且y轴404表示对应于第二波长射束的第二响应。曲线406是二维响应，其示出图3的3D曲线308的顶视图。曲线406不相交，并且曲线上的每个点对应于第一响应值和第二响应值的独特组合。为了说明的目的，在曲线406上标记多个点408、410、412。点408对应于1500ppm的成分的浓度，点410对应于5000ppm的成分的浓度，并且点412对应于25000ppm的成分的浓度。

图5是示出根据示范实施例的对应于多个环境条件的多个二维响应信号的图500。图500的x轴502表示第一响应，并且y轴504表示第二响应。图500包括对应于成分的6个不同环境条件的6个二维响应信号。为了说明的目的，考虑多个曲线中的三个曲线506、508、510。在示图中，曲线506、508、510分别对应于来自保持在235托、250托和265托的环境压力的成分的多个响应信号。图500中示出的多个线512、514、516是对应于多个浓度值的特性线。多个线512、514、516包括对应于成分的相同浓度的多个曲线506、508、510上的点。多个线512、514、516中的每个线具有对应斜率值。斜率值指示成分的浓度的特性参数。

本文中解释了基于第一多个响应信号和第二多个响应信号确定成分的浓度的一示范实施例。图500包括表示对应于第一环境压力值（即，265托）的第一多个响应信号的第一点518。图也包括表示对应于第二环境压力值（即，235托）的第二多个响应信号的第二点520。第一点518和第二点520表示保持在两个不同环境压力值的成分的相同浓度。连接第一点518和第二点520的线516包括表示保持在其它环境压力值的成分的相同浓度。线516的斜率值是成分的浓度的特性。基于线516的斜率值确定成分的浓度。

在一个实施例中，在多个环境条件对应于第一波长射束的第一响应和对应于第二波长射束的第二响应的组合被存储在存储器中。对于涉及第一响应和第二响应的每个组合，也存储浓度值。第一响应和第二响应用于从存储器中检索成分的浓度。在一个实施例中，确定连接第一响应和第二响应的特性线的方程。参考响应值被确定为特性线与参考响应的交点。基于参考响应值确定成分的浓度。在另一实施例中，在存储器中存储与第一响应和第二响应的组合中的每个相关联的斜率值。在表示环境压力变化的特性线的斜率可用的实施例中，基于斜率值确定成分的浓度。

图6是示出根据示范实施例的通过将测量投射到参考响应上来确定成分的浓度的技术的图600。图600具有表示对应于第一波长射束的第一响应的x轴602和表示对应于第二波长射束的第二响应的y轴604。点606表示包括第一响应和第二响应的特定值的多个响应信号。图600示出表示对应于用于多个浓度的参考环境条件的参考响应的曲线608。参考响应608上的每个点与特定浓度相关联。参考响应608包括表示成分的浓度的真实参考点。

点606被投射在曲线608上，并且将对应于曲线608上的投射点的浓度值确定为成分的浓度。点606在曲线608上的投射指多个响应信号到参考响应上的投射。投射操作通过确定曲线608上到点606的最近点610来执行。最近点能够使用可用的标准方法中的任一种来确定。在一个实施例中，使用正交投射技术来确定最近点610。将对应于最近点610的浓度值确定为成分的浓度。

本文中应注意到，在某些情况下，用于确定最近点610的正交投射值可能不是测量点606到参考响应608上的最佳投射，并且可能在确定的浓度方面造成大的误差。在这样的情况下，本文中说明的非正交投射技术能够确定真正参考点的更佳估计612。基于最近点610从存储器中检索表示浓度值的特性线的斜率值。基于测量点606和检索的斜率值确定投射线614。将线614与参考响应608的交点确定为更佳估计612。确定对应于点612的成分的浓度。在备选实施例中，从存储器检索对应于点612的斜率值。在一个示范实施例中，基于与最近点610相关联的另外的参数确定投射线614。在这样的实施例中，投射线614不是直线。作为一个示例，具有最近点610的二次曲线可与参考响应608相交以确定更佳估计612。

图7是根据示范实施例的用于确定成分的浓度的方法的流程图700。在步骤702中，方法包括从光源发射调制的光束到吸收池中的成分，其中调制的光束包括多个波长射束。在吸收池中传送的调制的光束与成分交互以生成光谱信号。在步骤704中，由于成分的存在而生成表示光谱信号的多个响应信号，其对应于调制的光束的多个波长射束。

在一些实施例中，可存在成分的环境条件的变化。在此类情况下，公开了确定成分的浓度的修改的技术。成分的环境条件在本文中也称为“第一环境条件”，并且对应于第一环境条件的多个响应信号在本文中也称为“第一多个响应信号”。成分的环境压力或温度的变化修改第一多个信号。在步骤706中，执行条件检验以确定环境条件中变化（或误差）的存在。如果在环境压力或温度值中不存在误差，则在步骤708中基于第一多个响应信号确定成分的浓度。

在环境压力值中存在变化的情况下，第一多个信号的测量可与参考响应不同。在步骤710中，执行条件检验以确定在第二环境条件第二多个响应信号的可用性。如果第二多个响应信号不可用，则将第一多个响应信号投射在参考响应上。在步骤712中，非正交投射技术用于确定参考响应值。在步骤714中，基于参考响应值确定成分的浓度。

在示范实施例中，在步骤704中，可在第二环境条件测量第二多个响应信号。在第二多个响应信号可用的实施例中，如在步骤716中，基于第一多个响应信号和第二多个响应信号确定用于特性线的线方程。在步骤718中，基于线方程确定参考响应值。在此实施例中，参考响应值是线方程与参考响应的交点。如前面使用步骤714解释的，基于参考响应值确定成分的浓度。在一个实施例中，确定线方程的斜率值，并且基于斜率值确定成分的浓度。

要理解，上述所有此类目的或优点不一定可根据任何特定实施例实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本文中所述的系统和技术可采用实现或改进如本文中教导的一个优点或一组优点而不一定实现如可在本文中教导或提议的其它目的或优点的方式来实施或执行。

虽然已仅结合有限数量的实施例详细描述本技术，但应容易理解，说明书不限于这样公开的实施例。而是，本技术能被修改以包含在此以前未描述的但与权利要求的精神和范围相称的任何数量的变化、更替、替代或等同布置。另外，虽然已描述技术的各种实施例，但要理解，说明书的方面可只包括所述实施例中的一些。相应地，说明书将不视为受以上描述限制，而只受随附权利要求的范围限制。

Claims (18)

1.一种用于确定成分的浓度的方法，包括：

从光源发射光束到吸收池中的成分，其中所述光束包括多个波长射束；

当所述成分被保持在第一环境条件时，在所述吸收池中生成第一多个响应信号；

当所述成分被保持在不同于所述第一环境条件的第二环境条件时，在所述吸收池中生成第二多个响应信号；

由耦合到所述吸收池的光电检测器检测来自所述吸收池的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号；以及

通过以下步骤来基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度：

处理所检测的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号以产生图，所述图的x轴表示所述第一多个响应信号并且所述图的y轴表示所述第二多个响应信号，所述图包括对应于所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号的值的独特组合的多个曲线；

确定所述图上表示在所述第一环境条件的所述成分的第一预定浓度的第一点以及所述图上表示在所述第二环境条件的所述成分的第二预定浓度的第二点，其中连接所述第一点和所述第二点的线的斜率表示所述成分的浓度；以及

基于所述斜率确定所述成分的所述浓度。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一环境条件和所述第二环境条件中的每个包括温度设置和压力设置中的至少一项。

3.如权利要求1所述的方法，其中发射所述光束包括从调制的光源发射波长调制的激光束。

4.如权利要求3所述的方法，其中检测所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号包括测量第一响应信号的第一幅度和第二响应信号的第二幅度，其中所述第一响应信号和所述第二响应信号对应于所述波长调制的激光束的调制频率的两个不同谐波。

5.如权利要求4所述的方法，还包括通过所述第二幅度将所述第一幅度归一化。

6.如权利要求1所述的方法，其中检测所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号包括测量直接吸收信号。

7.如权利要求1所述的方法，其中确定所述成分的所述浓度包括将所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号投射到参考响应上以确定参考响应值。

8.如权利要求7所述的方法，其中确定所述成分的所述浓度包括使用非正交投射技术将所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号投射到所述参考响应上。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述成分包括乙炔、氢、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳、水分、一氧化碳或其组合。

10.一种用于确定成分的浓度的系统，包括：

具有成分的吸收池；

光源，所述光源发射包括多个波长射束的光束到所述吸收池中的所述成分以当所述成分被保持在第一环境条件时在所述吸收池中生成第一多个响应信号，并且当所述成分被保持在不同于所述第一环境条件的第二环境条件时在所述吸收池中生成第二多个响应信号；

光电检测器，耦合到所述吸收池，以便检测对应于所述光束的所述多个波长射束的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号；以及

处理器，通信地耦合到所述光电检测器并且配置成接收所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号，并且通过以下步骤来基于所述多个响应信号确定所述成分的浓度：

处理所检测的所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号以产生图，所述图的x轴表示所述第一多个响应信号并且所述图的y轴表示所述第二多个响应信号，所述图包括对应于所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号的值的独特组合的多个曲线；

确定所述图上表示在所述第一环境条件的所述成分的第一预定浓度的第一点以及所述图上表示在所述第二环境条件的所述成分的第二预定浓度的第二点，其中连接所述第一点和所述第二点的线的斜率表示所述成分的浓度；以及

基于所述斜率确定所述成分的所述浓度。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述第一环境条件和所述第二环境条件中的每个包括温度设置和压力设置中的至少一项。

12.如权利要求10所述的系统，其中所述光源包括配置成发射波长调制的激光束到所述吸收池中的所述成分的调制的光源。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述光电检测器还配置成测量第一响应信号的第一幅度和第二响应信号的第二幅度，其中所述第一响应信号和所述第二响应信号对应于所述波长调制的激光束的调制频率的两个不同谐波。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述处理器还配置成通过所述第二幅度将所述第一幅度归一化。

15.如权利要求10所述的系统，其中所述光电检测器还配置成测量直接吸收信号。

16.如权利要求10所述的系统，其中所述处理器还配置成通过将所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号投射到参考响应上来确定参考响应值。

17.如权利要求16所述的系统，其中所述处理器还配置成通过使用非正交投射技术将所述第一多个响应信号和所述第二多个响应信号投射到所述参考响应上来确定参考响应值。

18.如权利要求10所述的系统，其中所述成分包括乙炔、氢、甲烷、乙烷、乙烯、二氧化碳、水分、一氧化碳或其组合。

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