CN112730303A - 气体检测方法及装置、终端设备、存储介质 - Google Patents
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Abstract
一种气体检测方法及装置、终端设备、存储介质，该方法应用于终端设备，终端设备包括壳体、麦克风以及红外光源，该壳体具有腔体以及连通于腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于腔体内，该方法包括：通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号；根据环境噪声信号，确定红外光源对应的脉冲发射频率；控制红外光源按照脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；通过麦克风采集第一声音信号，并根据第一声音信号以及上述环境噪声信号确定与目标气体对应的检测结果。实施本申请实施例，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，提升了气体检测的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种气体检测方法及装置、终端设备、存储介质。
背景技术
当前，通过在终端设备(例如：手机、电脑、智能可穿戴设备等)上设置气体检测装置，能够实现针对有害气体的检测功能。然而，在实践中发现，终端设备常常需要通过化学传感器来进行气体检测，而化学传感器通常不具有耐久性，会随着检测次数的增加而产生损耗、失真乃至最终失效，降低了气体检测的准确性和可靠性。
发明内容
本申请实施例公开了一种气体检测方法及装置、终端设备、存储介质，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，提升了气体检测的准确性和可靠性。
本申请实施例第一方面公开一种气体检测方法，应用于终端设备，所述终端设备包括壳体、麦克风以及红外光源，所述壳体具有腔体以及连通于所述腔体的麦克风孔，所述麦克风和所述红外光源设于所述腔体内，所述方法包括：
通过所述麦克风采集所述腔体内的环境噪声信号；
根据所述环境噪声信号，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率；
控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，所述红外脉冲光信号用于使所述腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；
通过所述麦克风采集所述第一声音信号，并根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果。
本申请实施例第二方面公开一种气体检测装置，应用于终端设备，所述终端设备包括壳体、麦克风以及红外光源，所述壳体具有腔体以及连通于所述腔体的麦克风孔，所述麦克风和所述红外光源设于所述腔体内，所述气体检测装置包括：
第一采集单元，用于通过所述麦克风采集所述腔体内的环境噪声信号；
第一确定单元，用于根据所述环境噪声信号，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率；
控制单元，用于控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，所述红外脉冲光信号用于使所述腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；
第二采集单元，用于通过所述麦克风采集所述第一声音信号，并根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果。
本申请实施例第三方面公开了一种终端设备，包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本申请实施例第一方面公开的任意一种气体检测方法中的全部或部分步骤。
本申请实施例第四方面公开了一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本申请实施例第一方面公开的任意一种气体检测方法中的全部或部分步骤。
与相关技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：
本申请实施例中，终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，该壳体具有由壳体自身以及必要元件(如上述麦克风、红外光源等)围合而形成的腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，上述麦克风和红外光源则设于该腔体内。由于该腔体可以通过麦克风孔与外界环境连通，当终端设备需要对外界环境进行气体检测(如检测有害气体、检测空气含氧量、检测空气湿度等)时，可以通过设于腔体内的麦克风和红外光源对该腔体内的气体进行检测来实现。终端设备可以通过上述麦克风采集腔体内的环境噪声信号，并根据该环境噪声信号，确定上述红外光源对应的脉冲发射频率；通过控制红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号可以使得腔体内包含的目标气体有规律地、间歇性地吸收光能而激发，然后将其转换为热能，进而使得目标气体重复受热膨胀和放热收缩，形成空气振动以产生第一声音信号；终端设备可以通过上述麦克风采集该第一声音信号，并根据该第一声音信号与上述环境噪声信号进行对比，确定与上述目标气体对应的检测结果(如存在性、浓度等)。可见，实施本申请实施例，终端设备能够通过红外光源发射红外脉冲光信号来使上述腔体内包含的目标气体反复胀缩以产生声音信号，并通过麦克风检测发射红外脉冲光信号前后的声音信号变化，以此确定该腔体内的目标气体含量，从而能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例公开的一种气体检测方法的应用场景示意图；
图2是本申请实施例公开的一种气体检测装置的结构示意图；
图3是本申请实施例公开的一种气体检测方法的流程示意图；
图4是本申请实施例公开的多种红外脉冲光信号在时域表示的示意图；
图5是本申请实施例公开的另一种气体检测方法的流程示意图；
图6是本申请实施例公开的一种环境噪声信号对应的幅频特性的示意图；
图7是本申请实施例公开的又一种气体检测方法的流程示意图；
图8是本申请实施例公开的多种气体的吸收光谱的示意图；
图9是本申请实施例公开的另一种气体检测装置的结构示意图；
图10是本申请实施例公开的一种红外光源的排列方式示意图；
图11是本申请实施例公开的又一种气体检测方法的流程示意图；
图12本申请实施例公开的一种气体检测装置的模块化示意图；
图13是本申请实施例公开的一种终端设备的模块化示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请实施例公开了一种气体检测方法及装置、终端设备、存储介质，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，提升了气体检测的准确性和可靠性。
以下将结合附图进行详细描述。
请参阅图1，图1是本申请实施例公开的一种气体检测方法的应用场景示意图，包括终端设备100。其中，终端设备100可以利用其自身结构构成气体检测装置，用于进行气体检测。示例性地，请一并参阅图2，该终端设备100可以包括壳体110、麦克风120以及红外光源130，该壳体110具有腔体111以及连通于该腔体111的麦克风孔112，上述麦克风120以及红外光源130均设于腔体111内。由于该腔体111可以通过麦克风孔112与壳体110外的外界环境连通，当终端设备100需要对外界环境进行气体检测(例如：用户主动控制终端设备100进行气体检测、终端设备100定期或持续进行气体检测等)时，可以通过对该腔体111内的气体进行检测来实现。
在本申请实施例中，为实现对腔体111内的气体进行检测，红外光源130的发射部(未图示)应当朝向腔体111，从而可以向该腔体111内的气体发射红外光信号。可以理解，通常情况下麦克风120可以正对麦克风孔112设置，也可以不正对麦克风孔112设置，不影响针对腔体111内的气体检测的实现。在进行气体检测时，终端设备100可以先通过上述麦克风120采集腔体110内的环境噪声信号，以作为控制红外光源130发射红外光信号前的基准信号。然后，终端设备100可以根据该环境噪声信号，确定出上述红外光源130对应的脉冲发射频率，进而可以控制该红外光源130按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体110内的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，形成空气振动以产生第一声音信号。其中，上述目标气体为与红外脉冲光信号对应，且终端设备100需要检测的气体类型，可以包括在红外光谱下具有特定吸收峰的气体，如一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)等。在此基础上，终端设备100可以通过其麦克风120采集上述第一声音信号，并根据该第一声音信号以及作为基准的上述环境噪声信号进行对比，由声音信号的变化确定出与目标气体对应的检测结果(如目标气体是否存在、目标气体的气体浓度等)。可选地，终端设备100还可以根据该检测结果向用户发出警报信号(如震动警报、声音警报、弹窗警报等)，以在该检测结果表示用户所处环境的目标气体浓度异常时，及时提醒用户进行避险。
其中，上述终端设备100可以包括具备麦克风120和红外光源130的各类设备或系统，如手机、智能可穿戴设备、车载终端、平板电脑、PC(Personal Computer，个人电脑)、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)等，本申请实施例中不作具体限定。可以理解，图1所示的终端设备100为手机，这仅是一种示例，不构成本申请实施例中对终端设备100的设备类型的限定。由于麦克风120和红外光源130均为终端设备100常用的元器件，通过对终端设备100中常规设置的麦克风120进行简单改造，在终端设备100的壳体110中设置腔体111，并使得上述麦克风120和红外光源130设于该腔体111中，即可构成气体检测装置，进而可以通过上述方法实现气体检测。可以理解，图2所示的气体检测装置中的麦克风120为通常设于手机顶部的副麦克风，这仅仅是一种示例，在一些实施例中也可以利用终端设备100的其他形式的麦克风(如通常设于手机底部的主麦克风等)构成该气体检测装置。利用终端设备100的自身结构进行气体检测，可以实现长期有效的气体检测，避免了采用化学传感器时容易出现的化学反应损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性。
请参阅图3，图3是本申请实施例公开的一种气体检测方法的流程示意图，该方法可以应用于上述的终端设备，该终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，壳体具有腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于该腔体内。如图3所示，该气体检测方法可以包括以下步骤：
302、通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号。
在本申请实施例中，终端设备可以在需要进行气体检测时开启其腔体内设置的麦克风，从而可以通过该麦克风采集腔体内的环境噪声信号。由于该腔体可以通过麦克风孔与外界环境连通，上述麦克风采集的环境噪声信号实际上可以代表终端设备所处环境的环境噪声信号。
在一种实施例中，终端设备可以定期开启其腔体内设置的麦克风，从而可以根据一定时间频率定期采集该腔体内的环境噪声信号，以在需要进行气体检测时直接调用，节省采集时间，提升了终端设备的气体检测效率。示例性地，终端设备可以每隔一定时长(如1小时、30分钟等)通过其麦克风采集一次腔体内的环境噪声信号，也可以在每天的固定时间(如每天早上6点、每天晚上12点等)进行采集。终端设备可以为采集的环境噪声信号添加时间标签并进行存储，然后可以在需要进行气体检测时，调用与当前时刻最接近的时间标签对应的环境噪声信号，进而执行接下来的检测步骤。
在另一种实施例中，终端设备也可以在满足检测环境条件时主动开启其麦克风，以采集腔体内的环境噪声信号。示例性地，上述检测环境条件可以包括地理位置条件、生理特征条件等。举例来说，若终端设备检测到其所处的地理位置符合地理位置条件，例如所处的城市发生改变、位置移动距离超过检测距离阈值(如500米、1千米等)、位置停留时间超过检测时间阈值(如30分钟、1小时等)等，可以触发终端设备的气体检测功能，开启其麦克风采集腔体内的环境噪声信号并继续执行接下来的检测步骤。又举例来说，若终端设备检测到携带该终端设备的用户的生理特征符合生理特征条件，例如非睡眠状态下长时间静止、心率过低、呼吸过快等，可以认为用户可能遇到危险，此时终端设备可以自动开启麦克风采集腔体内的环境噪声信号以进行气体检测，并根据气体检测结果实施相应的急救措施。通过实施上述方法，能够在特定情况下及时触发终端设备的气体检测功能，有利于确保终端设备进行气体检测的可靠性。
304、根据该环境噪声信号，确定红外光源对应的脉冲发射频率。
在本申请实施例中，当终端设备获取上述腔体内的环境噪声信号之后，可以根据该环境噪声信号的特征，确定出不易受该环境噪声信号干扰的脉冲发射频率，以用于终端设备的红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号。具体地，该环境噪声信号的特征可以包括其幅频特征(即噪声强度与频率之间的函数关系)，终端设备可以根据该幅频特征选择噪声强度较低的频率点(例如：噪声强度低于一定的强度阈值、噪声强度低于强度均值等)作为红外光源对应的脉冲发射频率，按照该脉冲发射频率发射的红外脉冲光信号可以使得腔体内的气体激发，进而形成相同频率的空气振动以产生声音信号。由于因红外光源发射红外脉冲光信号所产生的声音信号与腔体内原有的环境噪声信号的主要频率不同，两者可以在频域上相互错开，从而可以降低环境噪声信号对气体检测过程造成的干扰，有利于提升终端设备进行气体检测的准确性。
306、控制红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号。
具体地，当终端设备控制其红外光源按照上述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号时，该红外脉冲光信号可以使得腔体内包含的目标气体有规律地、间歇性地吸收光能而激发，然后通过非辐射消除激发的过程，将光能转换为热能，进而使得目标气体重复受热膨胀和放热收缩，即在红外光源每发射一个红外脉冲光信号的脉冲时受热膨胀，在脉冲发射间隙放热收缩，从而可以形成与上述脉冲发射频率相同的振动频率的空气振动，并由空气振动产生对应的第一声音信号。
示例性地，图4示出了多种红外脉冲光信号在时域表示的示意图。如图4所示，当确定出上述脉冲发射频率之后，红外光源可以按照该脉冲发射频率发射多种红外脉冲光信号，如矩形波脉冲(a)、锯齿波脉冲(b)、三角波脉冲(c)等，不同的红外脉冲光信号对应的波形、占空比等可以不同。可以理解，图4所示的红外脉冲光信号仅是若干示例，在实际应用中也可以由红外光源根据需要产生其他类型的红外脉冲光信号。
需要说明的是，上述红外脉冲光信号需要与腔体内包含的目标气体对应，以使该目标气体能够产生较明显的重复胀缩。示例性地，该红外脉冲光信号可以为调制信号，其载波所属的频率波段可以与上述目标气体的吸收率较高的波段重合，从而该红外脉冲光信号的光能可以尽可能被腔体内的目标气体所吸收，以实现对目标气体的气体检测。
308、通过麦克风采集该第一声音信号，并根据该第一声音信号以及上述环境噪声信号确定与上述目标气体对应的检测结果。
示例性地，终端设备在通过麦克风采集上述第一声音信号之后，可以将该第一声音信号与上述环境噪声信号进行对比，从而可以根据对比结果确定出与上述目标气体对应的检测结果(如目标气体是否存在、目标气体的气体浓度等)。具体地，将第一声音信号与环境噪声信号进行对比，可以是将两者对应的声音强度进行对比，即分别获取第一声音信号对应的声音强度和环境噪声信号对应的声音强度，根据两者的差值，可以确定在上述红外光源发射红外脉冲光信号之后，是否由于腔体内存在目标气体吸收了该红外脉冲光信号的光能而产生了声音强度更高(相对于环境噪声信号来说)的第一声音信号，从而可以确定腔体内是否存在上述目标气体，以及当存在上述目标气体时该目标气体的估计浓度。
在一种实施例中，上述声音强度的差值与目标气体的估计浓度可以由一定的函数关系确定，即，根据所获取的差值，可以由该函数关系唯一确定出目标气体对应的估计浓度。示例性地，该函数关系可以以函数式的形式存储在终端设备本地，也可以以函数值映射表的形式存储。举例来说，终端设备在通过麦克风采集上述第一声音信号之后，可以先计算该第一声音信号对应的声音强度，然后获取上述环境噪声信号并计算其声音强度，再根据两者的差值，调用终端设备存储的函数式或函数值映射表，确定出与该差值对应的估计浓度。当该估计浓度低于浓度确认阈值时，可以认为腔体内几乎不存在目标气体；当该估计浓度高于浓度确认阈值时，可以根据该估计浓度的具体数值向用户发出相应的目标气体提示或警报。
可选地，上述函数值映射表可以包括根据上述函数关系预先计算出的各差值对应的估计浓度，也可以包括通过实验实际测得的各目标气体浓度与采集的声音强度差值的对应关系。例如，对于浓度为5％的目标气体A，可以通过实验标定(即控制红外光源发射红外脉冲光信号)所采集的声音强度差值为m；对于浓度为3％的目标气体A，可以通过实验标定所采集的声音强度差值为n……则通过一系列以最小浓度分辨率为梯度的实验，可以测得各目标气体浓度与采集的声音强度差值的对应关系，并存储在上述函数值映射表中，以供终端设备在实际进行气体检测时调用，确保气体检测的可靠性和有效性。
可见，实施上述实施例所描述的气体检测方法，终端设备能够通过红外光源发射红外脉冲光信号来使上述腔体内包含的目标气体反复胀缩以产生声音信号，并通过麦克风检测发射红外脉冲光信号前后的声音信号变化，以此确定该腔体内的目标气体含量，从而能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性。
请参阅图5，图5是本申请实施例公开的另一种气体检测方法的流程示意图，该方法可以应用于上述的终端设备，该终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，壳体具有腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于该腔体内。如图5所示，该气体检测方法可以包括以下步骤：
502、通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号。
其中，步骤502与上述步骤302类似，此处不再赘述。
504、计算与该环境噪声信号对应的幅频特性。
在本申请实施例中，终端设备通过其麦克风采集的环境噪声信号通常为时域信号，不利于进行直接分析和计算以确定红外光源对应的脉冲发射频率。通过对该环境噪声信号进行时域-频域转换，可以得到与该环境噪声信号对应的幅频特性，即该环境噪声信号的声音强度与频率的对应关系。示例性地，如图6所示，图6是本申请实施例公开的一种环境噪声信号对应的幅频特性的示意图，其横坐标f为频率，纵坐标A为声音强度(即噪声强度)。在计算得到该环境噪声信号对应的幅频特性后，可以根据该幅频特性，在后续的步骤中确定出不易受该环境噪声信号干扰的脉冲发射频率，以用于终端设备的红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号。
506、根据该幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的频率点作为红外光源对应的脉冲发射频率。
具体地，如图6所示，在环境噪声信号对应的幅频特性中存在噪声强度不一的多个频率点。在此基础上，可以根据一定的强度阈值筛选出噪声强度低于该强度阈值的频率点，作为红外光源对应的脉冲发射频率。可以理解，无论该幅频特性是连续的还是离散的，即无论噪声强度是频率的连续函数还是离散函数，为了减少筛选频率点时的计算量，可以仅针对幅频特性中处于波谷处的频率点(如图6中的点A1、A2、A3等)进行筛选。
其中，上述强度阈值可以包括环境噪声信号对应的噪声强度均值、中位数等，也可以包括指定数值。例如，当上述强度阈值为环境噪声信号对应的噪声强度均值时，该噪声强度均值可以由一定时长内(如1秒、3秒等)采集的环境噪声信号计算得到；又例如，当上述强度阈值为环境噪声信号对应的噪声强度中位数时，该噪声强度中位数可以由经过离散处理的环境噪声信号通过统计得到；再例如，当上述强度阈值为指定数值时，该指定数值可以是根据实验经验确定的噪声强度(如20dB、30dB等)。在确定出上述强度阈值后，终端设备可以对幅频特性中处于波谷处的多个频率点进行筛选，从中确定出噪声强度低于该强度阈值的频率点作为红外光源对应的脉冲发射频率。
作为一种可选的实施方式，终端设备在筛选上述频率点时，可以根据环境噪声信号的幅频特性，确定噪声强度低于上述强度阈值的多个待选频率点；然后，可以从该多个待选频率点中筛选出不属于干扰频率范围内的待选频率点，其中，干扰频率范围至少可以包括人声干扰频率范围、设备干扰频率范围和环境干扰频率范围中的一种或多种；根据筛选出的待选频率点，终端设备可以再从中确定出红外光源对应的脉冲发射频率。示例性地，上述人声干扰频率范围可以包括终端设备在进行气体检测时易受用户声音干扰的频率范围(如60dB～100dB)，上述设备干扰频率范围则可以包括终端设备自身运行时可能产生的干扰气体检测的声音频率范围(通常为次声)，上述环境干扰频率范围可以包括特定场景下高频出现的环境杂音(如交通道路场景下的鸣笛声、办公场景下的键盘敲击声等)所处的频率范围。通过剔除属于干扰频率范围内的待选频率点，有利于进一步减少终端设备在进行气体检测时可能受到的干扰，提升气体检测的准确性；同时，通过筛选出不属于该干扰频率范围内的待选频率点，仅从筛选出的待选频率点中确定红外光源对应的脉冲发射频率，有利于降低计算量，提升确定脉冲发射频率的效率，进而提高终端设备进行气体检测的效率。
508、控制红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号。
510、通过麦克风采集该第一声音信号，并根据该第一声音信号以及上述环境噪声信号确定与上述目标气体对应的检测结果。
其中，步骤508以及步骤510与上述步骤306以及步骤308类似，此处不再赘述。
可见，实施上述实施例所描述的气体检测方法，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性；同时，根据终端设备采集到的环境噪声信号来确定其红外光源发射红外脉冲光信号的脉冲发射频率，能够减小环境噪声对气体检测过程的干扰，并且提升了确定该脉冲发射频率的效率，从而有利于进一步提升气体检测的准确性，以及提高终端设备进行气体检测的效率。
请参阅图7，图7是本申请实施例公开的又一种气体检测方法的流程示意图，该方法可以应用于上述的终端设备，该终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，壳体具有腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于该腔体内。如图7所示，该气体检测方法可以包括以下步骤：
702、通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号。
其中，步骤702与上述步骤302类似，此处不再赘述。
704、计算与该环境噪声信号对应的幅频特性。
706、根据该幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的频率点作为红外光源对应的脉冲发射频率。
其中，步骤704以及步骤706与上述步骤504以及步骤506类似，此处不再赘述。
708、确定与目标气体对应的目标红外波段。
在本申请实施例中，上述红外脉冲光信号需要与腔体内包含的目标气体对应，以使该目标气体能够产生较明显的重复胀缩。为实现上述效果，需要先确定与该目标气体对应的目标红外波段，该目标红外波段可以与目标气体的吸收率较高的波段重合或部分重合。示例性，请参阅图8，图8示出了多种气体的吸收光谱的示意图。如图8所示，以目标气体为一氧化碳(CO)为例，由于其吸收率较高的波段为4.5～5μm，可以确定与一氧化碳对应的目标红外波段为4.5～5μm，具体地，可以为4.6μm、4.8μm等；以目标气体为氨气(NH3)为例，由于其吸收率较高的波段为3μm，可以直接以3μm作为与氨气对应的目标红外波段；以目标气体为硫化氢(H2S)为例，由于其吸收峰不明显，但其与其他气体的吸收峰存在明显区别的波段为3.75μm附近的波段，从而可以将3.75μm作为与硫化氢对应的目标红外波段。
710、控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号。
其中，步骤710与上述步骤306类似。需要说明的是，终端设备在控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号时，可以通过脉冲波对属于上述目标红外波段的红外光信号进行调制，以按照脉冲发射频率发射属于上述目标红外波段的红外脉冲光信号。该红外脉冲光信号可以使得腔体内包含的目标气体产生较明显的重复胀缩，从而形成空气振动以产生第一声音信号。而腔体内的其他气体由于几乎不吸收该属于目标红外波段的红外脉冲光信号，不会对目标气体的检测产生明显干扰，从而能够确保终端设备对目标气体检测的精确性。
在一种实施例中，为实现通过红外光源发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号，如图9所示，终端设备100的红外光源130前方还可以设有滤光装置131，该滤光装置131可以仅允许属于上述目标红外波段的光信号通过。从而，终端设备100可以控制该红外光源130按照上述脉冲发射频率发射包含目标红外波段的宽频脉冲光信号，该宽频脉冲信号在通过滤光装置131之后可以得到属于目标红外波段的红外脉冲光信号。通过采用上述滤光装置131，红外光源130不必针对不同的目标气体发射不同波段的红外脉冲光信号，而是可以发射波段较宽的宽频脉冲光信号，并通过调整滤光装置131中的滤光元件(如可替换的滤光片、通带随位置渐变的滤光片等)来得到属于目标红外波段的红外脉冲光信号，以实现终端设备100对上述目标气体的检测。
在另一种实施例中，为实现通过红外光源发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号，如图10所示，终端设备100的红外光源130可以包括多个子光源132，每个子光源132对应的红外波段不同。从而，终端设备100在确定出与目标气体对应的目标红外波段后，可以从上述多个子光源132中确定出与该目标红外波段对应的目标子光源132，进而可以控制该目标子光源132按照上述脉冲发射频率发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号。需要说明的是，图10所示的红外光源130中的多个子光源132的排列方式仅仅是一种示例，不构成对该多个子光源132的排列方式的限制。
712、通过麦克风采集该第一声音信号，并根据该第一声音信号以及上述环境噪声信号确定与上述目标气体对应的检测结果。
其中，步骤712与上述步骤308类似，此处不再赘述。
可见，实施上述实施例所描述的气体检测方法，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性；同时，通过发射与待检测的目标气体对应波段的红外脉冲光信号，能够精准地仅针对该目标气体进行检测，减小了腔体内其他气体对目标气体检测过程的干扰，从而能够确保终端设备对目标气体检测的精确性和有效性。
请参阅图11，图11是本申请实施例公开的又一种气体检测方法的流程示意图，该方法可以应用于上述的终端设备，该终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，壳体具有腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于该腔体内。如图11所示，该气体检测方法可以包括以下步骤：
1102、通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号。
其中，步骤1102与上述步骤302类似，此处不再赘述。
1104、计算与该环境噪声信号对应的幅频特性。
1106、根据该幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的多个待选频率点。
1108、从多个待选频率点中筛选出不属于干扰频率范围内的待选频率点，上述干扰频率范围至少包括人声干扰频率范围、设备干扰频率范围和环境干扰频率范围中的一种或多种。
1110、根据筛选出的待选频率点，确定红外光源对应的脉冲发射频率。
其中，步骤1104至步骤1110与上述步骤504以及步骤506类似，此处不再赘述。
1112、确定与目标气体对应的目标红外波段。
1114、控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号。
其中，步骤1112以及步骤1114与上述步骤708以及步骤710类似，此处不再赘述。
1116、通过麦克风采集该第一声音信号。
1118、根据该第一声音信号获取与上述目标气体对应的第一声音强度，以及根据上述环境噪声信号获取与该目标气体对应的基准声音强度。
其中，步骤1116以及步骤1118与上述步骤308类似。在本申请实施例中，终端设备可以将麦克风采集的第一声音信号与上述环境噪声信号进行对比，以确定腔体内的目标气体对应的检测结果。具体地，终端设备可以根据该第一声音信号获取与上述目标气体对应的第一声音强度。示例性地，该第一声音强度可以包括根据该第一声音信号的幅频特性得到的与上述脉冲发射频率对应的声音强度，也可以包括该第一声音信号的声音强度均值。同时，终端设备也可以根据上述环境噪声信号获取与上述目标气体对应的基准声音强度，该基准声音强度可以通过与上述第一声音强度相同的方法获取。从而，终端设备可以在接下来的步骤中根据上述第一声音强度和基准声音强度的差值来计算与目标气体对应的浓度信息。
1120、计算该第一声音强度和基准声音强度的差值。
具体地，终端设备在计算第一声音强度和基准声音强度之间的差值时，可以直接将该第一声音强度和基准声音强度作差，并将得到的作差结果作为差值；也可以对上述作差结果做进一步处理，例如取对数、归一化等，从而方便在接下来的步骤中利用该差值进行计算。
1122、根据该差值，获取与上述目标气体对应的浓度信息，作为与该目标气体对应的检测结果。
示例性地，上述差值与目标气体的估计浓度可以由一定的函数关系确定。根据该差值，终端设备可以确定在上述红外光源发射红外脉冲光信号之后，是否由于腔体内存在目标气体吸收了该红外脉冲光信号的光能而产生了声音强度更高的第一声音信号，从而可以确定腔体内是否存在上述目标气体，进而可以根据上述函数关系计算该目标气体的估计浓度(即与该目标气体对应的浓度信息)，进而可以作为与该目标气体对应的检测结果。
作为另一种可选的实施方式，终端设备在确定出与目标气体对应的检测结果之后，可以根据目标气体的气体类型以及具体的检测结果，触发终端设备上的进一步操作。示例性地，终端设备的进一步操作可以包括提示操作、警报操作、控制操作等。例如，当目标气体为氧气(O2)，而终端设备对氧气的检测结果表示当前空气中的含氧量较低时，可以通过弹窗、语音、灯光等方式提示用户；当目标气体为硫化氢(H2S)，而终端设备对硫化氢的检测结果表示当前空气中存在剧毒的硫化氢时，可以立即向用户发出警报，以提醒用户及时避险；当目标气体为水蒸气(H2O)，而终端设备对水蒸气的检测结果表示当前空气中的湿度异常时，可以通过其通信模块控制物联网连接的空调、加湿器等，从而实现智能保湿等效果。
作为另一种可选的实施方式，终端设备在得到与上述目标气体对应的检测结果之后，可以控制红外光源停止发射红外脉冲光信号。当停止发射红外脉冲光信号的时间达到冷却时长(如1秒、2秒等)之后，终端设备可以通过其麦克风采集腔体内的第二声音信号，进而根据该第二声音信号获取与上述目标气体对应的第二声音强度。在此基础上，终端设备可以根据该第二声音强度校正上述浓度信息，并根据校正后的浓度信息更新与目标气体对应的检测结果。具体地，终端设备可以将该第二声音强度作为基准声音强度，重新执行上述步骤1120以及步骤1122，从而可以根据实时的环境噪声对进行气体检测前采集的环境噪声进行校正，进一步提升终端设备检测目标气体的准确性和可靠性。
可见，实施上述实施例所描述的气体检测方法，能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性；同时，通过光声效应实现上述气体检测，并根据实时的环境噪声对进行气体检测前采集的环境噪声进行校正，有利于进一步提升终端设备检测目标气体的准确性和可靠性。
请参阅图12，图12是本申请实施例公开的一种气体检测装置的模块化示意图，该气体检测装置可以应用于上述的终端设备，该终端设备可以包括壳体、麦克风以及红外光源，壳体具有腔体以及连通于该腔体的麦克风孔，麦克风和红外光源设于该腔体内。如图12所示，该气体检测装置可以包括第一采集单元1201、第一确定单元1202、控制单元1203、第二采集单元1204以及检测计算单元1205，其中：
第一采集单元1201，用于通过麦克风采集腔体内的环境噪声信号；
第一确定单元1202，用于根据该环境噪声信号，确定红外光源对应的脉冲发射频率；
控制单元1203，用于控制红外光源按照该脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，该红外脉冲光信号用于使腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；
第二采集单元1204，用于通过麦克风采集该第一声音信号；
检测计算单元1205，用于根据该第一声音信号以及上述环境噪声信号确定与上述目标气体对应的检测结果。
可见，采用上述实施例所描述的气体检测装置，终端设备能够通过红外光源发射红外脉冲光信号来使上述腔体内包含的目标气体反复胀缩以产生声音信号，并通过麦克风检测发射红外脉冲光信号前后的声音信号变化，以此确定该腔体内的目标气体含量，从而能够利用终端设备自身结构实现长期有效的气体检测，避免采用化学传感器容易出现的损耗、失真乃至最终失效的情况，提升了气体检测的准确性和可靠性。
在一种实施例中，上述第一确定单元1202可以包括未图示的幅频特性计算子单元以及频率确定子单元，其中：
幅频特性计算子单元，用于计算与上述环境噪声信号对应的幅频特性；
频率确定子单元，用于根据上述幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的频率点作为红外光源对应的脉冲发射频率。
在一种实施例中，上述频率确定子单元，具体可以用于先根据上述幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的多个待选频率点；然后，从多个待选频率点中筛选出不属于干扰频率范围内的待选频率点，其中，该干扰频率范围至少可以包括人声干扰频率范围、设备干扰频率范围和环境干扰频率范围中的一种或多种；最后，根据筛选出的待选频率点，确定红外光源对应的脉冲发射频率。
可见，采用上述实施例所描述的气体检测装置，能够根据终端设备采集到的环境噪声信号来确定其红外光源发射红外脉冲光信号的脉冲发射频率，能够减小环境噪声对气体检测过程的干扰，并且提升了确定该脉冲发射频率的效率，从而有利于进一步提升气体检测的准确性，以及提高终端设备进行气体检测的效率。
在一种实施例中，该气体检测装置还可以包括未图示的第二确定单元，该第二确定单元用于在上述控制单元1203控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号之前，确定与目标气体对应的目标红外波段；
上述控制单元1203，具体可以用于控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射属于该目标红外波段的红外脉冲光信号。
可选地，该气体检测装置的红外光源前方还可以设有滤光装置，上述控制单元1203，具体可以用于控制红外光源按照上述脉冲发射频率发射包含目标红外波段的宽频脉冲光信号，该宽频脉冲光信号用于在通过上述滤光装置后得到属于目标红外波段的红外脉冲光信号。
可选地，该气体检测装置的红外光源可以包括多个子光源，每个子光源对应的红外波段不同，上述控制单元1203可以包括未图示的子光源确定子单元以及发射控制子单元，其中：
子光源确定子单元，用于从多个子光源中确定出与上述目标红外波段对应的目标子光源；
发射控制子单元，用于控制该目标子光源按照上述脉冲发射频率发射属于目标红外波段的红外脉冲光信号。
可见，采用上述实施例所描述的气体检测装置，能够通过发射与待检测的目标气体对应波段的红外脉冲光信号，能够精准地仅针对该目标气体进行检测，减小了腔体内其他气体对目标气体检测过程的干扰，从而能够确保终端设备对目标气体检测的精确性和有效性。
在一种实施例中，上述检测计算单元1205可以包括未图示的声音强度获取子单元、差值计算子单元以及检测结果获取子单元，其中：
声音强度获取子单元，用于根据上述第二采集单元1204采集的第一声音信号获取与目标气体对应的第一声音强度，以及根据上述第一采集单元1201采集的环境噪声信号获取与目标气体对应的基准声音强度；
差值计算子单元，用于计算该第一声音强度和基准声音强度的差值；
检测结果获取子单元，用于根据该差值，获取与目标气体对应的浓度信息，作为与该目标气体对应的检测结果。
在一种实施例中，该气体检测装置还可以包括未图示的第三采集单元、获取单元以及更新单元，其中：
第三采集单元，用于在控制红外光源停止发射红外脉冲光信号直至冷却时长后，通过麦克风采集腔体内的第二声音信号；
获取单元，用于根据该第二声音信号获取与目标气体对应的第二声音强度；
更新单元，用于根据该第二声音强度校正上述浓度信息，并根据校正后的浓度信息更新与目标气体对应的检测结果。
可见，采用上述实施例所描述的气体检测装置，能够通过光声效应实现上述气体检测，并根据实时的环境噪声对进行气体检测前采集的环境噪声进行校正，有利于进一步提升终端设备检测目标气体的准确性和可靠性。
请参阅图13，图13是本申请实施例公开的一种终端设备的模块化示意图。如图13所示，该终端设备可以包括：
存储有可执行程序代码的存储器1301；
与存储器1301耦合的处理器1302；
其中，处理器1302调用存储器1301中存储的可执行程序代码，可以执行上述实施例所描述的任意一种气体检测方法中的全部或部分步骤。
此外，该终端设备还可以包括麦克风1303以及红外光源1304，麦克风1303和红外光源1304可以分别与处理器1302连接。其中，麦克风1303可以在处理器1302的控制下采集腔体内的声音信号并将其传输至处理器1302，而红外光源1304可以在处理器1302的控制下发射红外脉冲光信号，以结合麦克风1303的使用实现终端设备的气体检测功能。
此外，本申请实施例进一步公开了一种计算机可读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机可以执行上述实施例所描述的任意一种气体检测方法中的全部或部分步骤。
此外，本申请实施例进一步公开一种计算机程序产品，当该计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机可以执行上述实施例所描述的任意一种气体检测方法中的全部或部分步骤。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本申请实施例公开的一种气体检测方法及装置、终端设备、存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (11)
1.一种气体检测方法，其特征在于，应用于终端设备，所述终端设备包括壳体、麦克风以及红外光源，所述壳体具有腔体以及连通于所述腔体的麦克风孔，所述麦克风和所述红外光源设于所述腔体内，所述方法包括：
通过所述麦克风采集所述腔体内的环境噪声信号；
根据所述环境噪声信号，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率；
控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，所述红外脉冲光信号用于使所述腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；
通过所述麦克风采集所述第一声音信号，并根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述环境噪声信号，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率，包括：
计算与所述环境噪声信号对应的幅频特性；
根据所述幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的频率点作为所述红外光源对应的脉冲发射频率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的频率点作为所述红外光源对应的脉冲发射频率，包括：
根据所述幅频特性，确定噪声强度低于强度阈值的多个待选频率点；
从所述多个待选频率点中筛选出不属于干扰频率范围内的待选频率点，所述干扰频率范围至少包括人声干扰频率范围、设备干扰频率范围和环境干扰频率范围中的一种或多种；
根据筛选出的待选频率点，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号之前，所述方法还包括：
确定与目标气体对应的目标红外波段；
所述控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，包括：
控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射属于所述目标红外波段的红外脉冲光信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述红外光源前方还设有滤光装置，所述控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射属于所述目标红外波段的红外脉冲光信号，包括：
控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射包含所述目标红外波段的宽频脉冲光信号，所述宽频脉冲光信号用于在通过所述滤光装置后得到属于所述目标红外波段的红外脉冲光信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述红外光源包括多个子光源，每个子光源对应的红外波段不同，所述控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射属于所述目标红外波段的红外脉冲光信号，包括：
从所述多个子光源中确定出与所述目标红外波段对应的目标子光源；
控制所述目标子光源按照所述脉冲发射频率发射属于所述目标红外波段的红外脉冲光信号。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果，包括：
根据所述第一声音信号获取与所述目标气体对应的第一声音强度，以及根据所述环境噪声信号获取与所述目标气体对应的基准声音强度；
计算所述第一声音强度和所述基准声音强度的差值；
根据所述差值，获取与所述目标气体对应的浓度信息，作为与所述目标气体对应的检测结果。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果之后，所述方法还包括：
在控制所述红外光源停止发射所述红外脉冲光信号直至冷却时长后，通过所述麦克风采集所述腔体内的第二声音信号；
根据所述第二声音信号获取与所述目标气体对应的第二声音强度；
根据所述第二声音强度校正所述浓度信息，并根据校正后的浓度信息更新与所述目标气体对应的检测结果。
9.一种气体检测装置，其特征在于，应用于终端设备，所述终端设备包括壳体、麦克风以及红外光源，所述壳体具有腔体以及连通于所述腔体的麦克风孔，所述麦克风和所述红外光源设于所述腔体内，所述气体检测装置包括：
第一采集单元，用于通过所述麦克风采集所述腔体内的环境噪声信号；
第一确定单元，用于根据所述环境噪声信号，确定所述红外光源对应的脉冲发射频率；
控制单元，用于控制所述红外光源按照所述脉冲发射频率发射红外脉冲光信号，所述红外脉冲光信号用于使所述腔体内包含的目标气体重复受热膨胀和放热收缩，以产生第一声音信号；
第二采集单元，用于通过所述麦克风采集所述第一声音信号，并根据所述第一声音信号以及所述环境噪声信号确定与所述目标气体对应的检测结果。
10.一种终端设备，其特征在于，包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行权利要求1至8任一项所述的方法。
11.一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计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求1至8任一项所述的方法。
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