CN115753678B - 气体分析方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种气体分析方法，方法包括：S1、构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系；S2、对第一标准气体进行检测，获得第一标准波形谱图；S3、对第二标准气体进行检测获得第二标准波形谱图，获得信号峰峰值；S4、将待测气体测量波形谱图进行对齐；S5、构建对齐后的待测气体测量波形谱图与第二标准波形谱图之间的函数关系，计算目标气体测量回归系数；S6、根据对齐后的待测气体测量波形谱图获得补偿信号幅值比例因子并推算干扰信号幅值比例因子，根据干扰信号幅值比例因子、信号峰峰值以及目标气体测量回归系数计算待测气体中目标气体浓度。利用本申请提供的方法可以排除背景气体的干扰，提高检测精度。

Description

气体分析方法

技术领域

本申请涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体分析方法。

背景技术

基于激光吸收光谱技术可以实现NH₃、CO₂、CO、CH₄、H₂O、NO、H₂S等气体组分测量，通常采用垂直腔面发射激光器或分布式反馈激光器作为可调谐激光光源，将频率发生电路产生的三角波信号和正弦波信号共同叠加在激光器驱动电流上，对半导体激光器输出波长进行扫描和调制。在接收端将调制的激光进行光电转换，并将输出电信号通过锁相放大器的同步检波得到二次谐波信号，通过二次谐波峰高等信息计算被测气体浓度值。

激光吸收光谱技术扫描范围非常小，远小于红外光谱法、紫外光谱法，因此，激光光谱通常未扫描到背景气体，测量不受背景气体干扰。但是在一些背景复杂、特殊工况下，被测气体吸收谱线与背景气体吸收谱线重合或部分重合，导致测量受到背景气体变化的干扰。

基于以上问题，有必要提出一种技术方案以排除背景气体对气体分析的干扰，提高气体测量的准确性。

发明内容

本申请的目的在于提供一种技术方案以排除背景气体对气体分析的干扰，提高气体测量的准确性。

基于以上目的，本申请提供一种气体分析方法，方法包括以下步骤：

S1、对含有不同浓度的背景气体的标准气体进行检测，构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系；

S2、通入第一标准气体，第一标准气体仅含定量浓度的目标气体，对第一标准气体进行检测，获得第一标准波形谱图；

S3、通入第二标准气体，第二标准气体包含定量浓度的目标气体和背景气体，对第二标准气体进行检测获得第二标准波形谱图，获得信号峰峰值；

S4、通入待测气体，待测气体包含目标气体，对待测气体进行检测，获得待测气体测量波形谱图，并将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体测量波形谱图；

S5、构建对齐后的待测气体测量波形谱图与第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系，第二标准波形谱图的吸收特征的系数为目标气体测量回归系数，基于最小二乘法计算目标气体测量回归系数；

S6、根据对齐后的待测气体测量波形谱图获得补偿信号幅值比例因子，并根据补偿信号幅值比例因子获得干扰信号幅值比例因子，根据干扰信号幅值比例因子、信号峰峰值以及目标气体测量回归系数计算待测气体中目标气体浓度。

进一步的，步骤S1中包括：

S101、分别对L份仅含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测，获得L幅波形谱图，每幅波形谱图均包括表征背景气体补偿信号的第一部分以及表征背景气体干扰信号的第二部分；

S102、选择其中一个背景气体浓度所对应的波形谱图作为第三标准波形谱图，将剩余的L-1幅波形谱图作为背景气体测量谱，利用第三标准波形谱图第一部分表示任一背景气体测量谱的第一部分，并利用第三标准波形谱图的第二部分表示背景气体测量谱的第二部分；

S103、背景气体测量谱的第一部分作为背景气体补偿信号测量谱，背景气体测量谱的第二部分作为背景气体干扰信号测量谱，根据背景气体补偿信号测量谱和背景气体干扰信号测量谱，基于最小二乘法计算任一背景气体测量谱的补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子；

S104、对S103得到的多组补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子进行多项式拟合，获得补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系。

进一步的，步骤S102中，

背景气体补偿信号测量谱表示为：

，

背景气体干扰信号测量谱

，

式中， i表示采样点数， i =1, 2, …, n， j表示采样点数， j =1, 2, …, N， X _i 和 X _j 分别表示第三标准波形谱图中第 i和第 j个采样点所对应的吸收特征， Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征， Z _j 表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征； c和 e表示基线纵向偏移；回归系数 d表示补偿信号幅值比例因子，回归系数 f表示干扰信号幅值比例因子。

进一步的，补偿信号幅值比例因子表示为：

干扰信号幅值比例因子表示为：

式中， X _i 和 X _j 分别表示第三标准波形谱图中第 i和第 j个采样点所对应的吸收特征， Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征， Z _j 表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征， i和 j表示采样点数， i =1, 2, …, n， j =1, 2, …, N。

进一步的，采用四阶多项式拟合，获得背景气体补偿信号值与背景气体干扰信号值之间的函数关系，函数关系表示如下：

式中， a'， b'， c'， d'， e'代表各项拟合系数， d表示补偿信号幅值比例因子， f表示干扰信号幅值比例因子。

进一步的，步骤S4中，将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐包括如下步骤；

S401、分别确定第一标准波形谱图的采样范围起止点和待测气体波形谱图的采样范围起止点，待测气体波形谱图的采样范围起止点间距大于第一标准波形谱图的采样范围起止点间距；

S402、在待测气体测量波形谱图采样范围起止点之间，待测气体测量波形谱图中的采样点开始平移逐一与第一标准波形谱图做线性相关，然后比较求取最大线性相关系数；

S403、根据最大线性相关系数，计算待测气体测量波形谱图的波形最高点位置和偏移量，从而将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体测量波形谱图。

进一步的，最大线性相关系数表示为：

式中， r( X， Y)表示最大线性相关系数， X _i 表示第一标准波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征值， Y _i 表示待测气体测量波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征值， N表示第一标准波形谱图起止点范围内采样点总数。

进一步的，波形最高点位置表示为：

式中，表示线性相关最大时待测气体测量波形谱图的终点，表示线性相关最大时待测气体测量波形谱图的起点。

进一步的，步骤S5中，对齐后的待测气体测量波形谱图与第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系表示为：

，

式中， k表示采样点数， k =1, 2, …, m， a表示基线纵向偏移， b表示目标气体测量回归系数， X _k 表示第二标准波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征； Y _k 表示对齐后的待测气体测量波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征；

目标气体测量回归系数表示如下：

式中， k表示采样点数， m表示采样点总数， X _k 表示第三标准波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征。

进一步的，待测气体中的目标气体浓度表示为：

式中， C为目标气体浓度； b为目标气体测量回归系数； V _pp 为第二标准波形谱图的信号峰峰值； V _pp '为第二标准波形谱图下归一化的信号峰峰值； b ₀ 为零点系数； f ₀ 为干扰信号幅值比例因子； K为量程校准系数； P为待测气体压力； L为光程； T表示待测气体温度； S( T)为被测气体吸收线强； g( T, P, C)为线型函数，根据待测气体压力及待测气体温度确定线性函数的系数。

根据以上说明，本申请提供一种气体分析方法，构建了补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系，并将待测气体波形谱图与第二标准波形谱图对比，基于最小二乘法计算目标气体测量回归系数。在对待测气体进行检测时，可以直接通过检测待测气体获得补偿信号幅值比例因子 d，并通过检测获得的补偿信号幅值比例因子 d推算出相应的干扰信号幅值比例因子 f，利用推算得的干扰信号幅值比例因子 f和目标气体测量回归系数对待测气体进行浓度计算，以排除背景气体的干扰，大大提高了检测精度。

附图说明

图1为本申请提供的气体分析方法的流程图；

图2为本申请提供的构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系的流程图；

图3为本申请提供的对仅含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测获得的波形谱图；

图4为本申请提供的待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐的流程图；

图5为本申请提供的待测气体检测结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本申请进行详细描述，但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。

如图1所示，本申请实施例提供一种气体分析方法，用于排除背景气体对气体分析的干扰，提高气体测量的准确性。本申请实施例提供的气体分析方法包括以下步骤：

S1、对含有不同浓度的背景气体的标准气体进行检测，构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系；

S2、通入第一标准气体，第一标准气体仅含定量浓度的目标气体，对第一标准气体进行检测，获得第一标准波形谱图；

S3、通入第二标准气体，第二标准气体包含定量浓度的目标气体和背景气体，对第二标准气体进行检测获得第二标准波形谱图，获得信号峰峰值；

S4、通入待测气体，待测气体包含目标气体，对待测气体进行检测，获得待测气体测量波形谱图，并将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体测量波形谱图；

S5、构建对齐后的待测气体测量波形谱图与第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系，第二标准波形谱图的吸收特征的系数为目标气体测量回归系数，基于最小二乘法计算目标气体测量回归系数；

S6、根据对齐后的待测气体测量波形谱图获得补偿信号幅值比例因子，并根据补偿信号幅值比例因子获得干扰信号幅值比例因子，根据干扰信号幅值比例因子、信号峰峰值以及目标气体测量回归系数计算待测气体中目标气体浓度。

根据以上说明，本申请构建了不同背景气体浓度下补偿信号幅值比例因子与干扰信号幅值比例因子之间的函数关系，进而在对待测气体进行检测时，可以通过检测获得的补偿信号幅值比例因子推算出干扰信号幅值比例因子。并且，还将待测气体波形谱图与第二标准波形谱图比较，获得目标气体测量回归系数。本申请可以利用干扰信号幅值比例因子和目标气体测量回归系数排除背景气体对气体分析的干扰，从而提高了气体测量的准确性。

结合图2和图3，作为一种可选的实现方式，在步骤S1中，构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系具体可以包括以下步骤：

S101、分别对L份仅含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测，获得L幅波形谱图。每幅波形谱图均包括表征背景气体补偿信号的第一部分以及表征背景气体干扰信号的第二部分。

S102、选择其中一个背景气体浓度所对应的波形谱图作为第三标准波形谱图，将剩余的L-1幅波形谱图作为背景气体测量谱，

背景气体测量谱的第一部分作为背景气体补偿信号测量谱，利用第三标准波形谱图第一部分表示任一背景气体测量谱的第一部分，则可以有如下表示：

（1）

式中， i表示采样点数， i =1, 2, …, n， Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征， X _i 表示第三标准波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征， c表示基线纵向偏移，回归系数 d表示补偿信号幅值比例因子。

背景气体测量谱的第二部分作为背景气体干扰信号测量谱，利用第三标准波形谱图的第二部分表示背景气体测量谱的第二部分，则可以有如下表示：

（2）

式中， j表示采样点数， j =1, 2, …,  N， Z _j 表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征， X _j 表示第三标准波形谱图中第 j个采样点所对应的吸收特征， e表示基线纵向偏移，回归系数 f表示干扰信号幅值比例因子。

S103、作为一种可选的实现方式，可以基于最小二乘法计算补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子。

具体的，基于最小二乘法计算补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子包括以下步骤：

令绝对误差平方和最小，即：

（3）

根据微积分中的求极值方法，则公式（3）中c、d、e、f应当满足：

（4）

（5）

式中， n表示第三标准波形谱图第一部分中的总采样点数， N表示第三标准波形谱图第二部分中的总采样点数。

对公式（4）和（5）进行求解，则补偿信号幅值比例因子可以表示为：

（6）

式中， d表示补偿信号幅值比例因子， i表示采样点数， i =1, 2, …,  n， n表示第三标准波形谱图第一部分中的总采样点数， X _i 表示第三标准波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征， Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征。

干扰信号幅值比例因子可以表示为：

（7）

式中， f表示干扰信号幅值比例因子， N表示第三标准波形谱图第二部分中的总采样点数， j表示采样点数， j =1, 2, …,  N， Z _j 表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征， X _j 表示第三标准波形谱图中第 j个采样点所对应的吸收特征。

根据公式（6）和（7）可以得到每一浓度背景气体所对应的补偿信号幅值比例因子 d以及干扰信号幅值比例因子 f。通过对仅含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测，可以得到多组补偿信号幅值比例因子 d以及干扰信号幅值比例因子 f。

S104、对获得的多组补偿信号幅值比例因子 d和干扰信号幅值比例因子 f进行多项式拟合，可以得到补偿信号幅值比例因子 d以及干扰信号幅值比例因子 f之间的函数关系。

作为一种可选的实现方式，本申请实施例采用四阶多项式拟合，则补偿信号幅值比例因子 d与干扰信号幅值比例因子 f之间的函数关系可以表示为：

（8）

式中， a'， b'， c'， d'， e'代表各项拟合系数， d表示补偿信号幅值比例因子， f表示干扰信号幅值比例因子。

根据以上说明，本申请对含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测，以获得每一背景气体浓度条件下的补偿信号幅值比例因子 d和干扰信号幅值比例因子 f，并对获得的多组补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子进行拟合，从而可以得到补偿信号幅值比例因子 d与干扰信号幅值比例因子 f之间的函数关系。

在对待测气体进行测量时，可以直接通过检测待测气体获得补偿信号幅值比例因子 d，并通过检测获得的补偿信号幅值比例因子 d推算出相应的干扰信号幅值比例因子 f，利用推算得的干扰信号幅值比例因子 f对待测气体进行浓度计算，可以排除背景气体对气体分析的干扰，从而提高了气体测量的准确性。

如图4所示，作为一种可选的实现方式，在步骤S4中，将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐，从而可以去除测量时吸收峰点位漂移的问题，提高测量精度。

具体的，在步骤S4中包括以下步骤：

S401、分别确定第一标准波形谱图的采样范围起止点和待测气体波形谱图的采样范围起止点，待测气体波形谱图的采样范围起止点间距大于第一标准波形谱图的采样范围起止点间距；

S402、在待测气体测量波形谱图采样范围起止点之间，待测气体测量波形谱图中的采样点开始平移逐一与第一标准波形谱图做线性相关，然后比较求取最大线性相关系数；

S403、根据最大线性相关系数，计算波形最高点位置和偏移量，从而将待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体测量波形谱图。

其中，在步骤S401中，可以根据实际需求对采样范围起止点进行设置，从而在测量谱范围内找出与标准谱最匹配的一段，一般的，测量谱的起止点范围大于标准谱起止点范围。

作为一种可选的实现方式，在本申请实施例中，可以选择第一标准波形谱图中75至225范围内的采样点，并且，可以选择待测气体波形谱图中20至280范围内的采样点。

则，在待测气体测量波形谱图采样范围起止点之间，将待测气体测量波形谱图中的采样点开始平移逐一与第一标准波形谱图做线性相关，表示如下：

X₇₅→Y₂₀            X₇₅→Y₂₁……        X₇₅→Y₁₃₀

X₇₆→Y₂₁        X₇₆→Y₂₂……        X₇₆→Y₁₃₁

X₇₇→Y₂₂            X₇₇→Y₂₃……        X₇₇→Y₁₃₂

……………………

X₂₂₅→Y₁₇₀          X₂₂₅→Y₁₇₁……      X₂₂₅→Y₂₈₀

最大线性相关系数可以表示为：

（9）

式中， r( X， Y)表示最大线性相关系数， X _i 表示所述第一标准波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征值， Y _i 表示所述待测气体测量波形谱图中第 i个采样点所对应的吸收特征值， N表示第一标准波形谱图起止点范围内采样点总数。例如，在本申请实施例中，第一标准波形谱图起止点定为75至225，则此时第一标准波形谱图起止点范围内采样点总数 N=225-75+1=151。

根据最大线性相关系数，可以获得待测气体测量波形谱图的波形最高点位置X₀，波形最高点位置可以表示为：

（10）

式中，表示线性相关最大时所述待测气体测量波形谱图的终点，表示线性相关最大时所述待测气体测量波形谱图的起点。

则根据波形最高点位置可以求得待测气体测量波形谱图与第一标准波形谱图相比的偏移量，其偏移量可以表示为：

偏移量=X₀-标准谱最高点位置

式中，X₀表示待测气体测量波形谱图的波形最高点位置。

根据以上说明，在获得偏移量后可以将待测气体测量波形谱图与第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体测量波形谱图，以去除测量时吸收峰点位漂移的问题，提高测量精度。

作为一种可选的实现方式，在步骤S5中，对齐后的待测气体测量波形谱图与第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系表示为：

（11）

式中， k表示采样点数， k =1, 2, …, m， a表示基线纵向偏移， b表示目标气体测量回归系数， X _k 表示第二标准波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征； Y _k 表示对齐后的待测气体测量波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征；

根据最小二乘法，令绝对误差平方和最小，即：

（12）

式中， k表示采样点数， k =1, 2, …, m， a表示基线纵向偏移， b表示目标气体测量回归系数， X _k 表示第二标准波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征； Y _k 表示对齐后的待测气体测量波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征。

根据微积分中求极值的方法，a、b应当满足如下条件：

（13）

则公式（13）可以改写为：

（14）

对公式（14）进行求解，可得目标气体测量回归系数，目标气体测量回归系数表示如下：

（15）

式中， b表示目标气体测量回归系数， k表示采样点数， m表示采样点总数， X _k 表示第三标准波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征， Y _k 表示对齐后的待测气体测量波形谱图中第 k个采样点所对应的吸收特征。

作为一种可选的实现方式，从第二标准波形谱图中读取的信号峰峰值包括目标气体的信号峰峰值和背景气体的信号峰峰值，则可以根据公式（16）计算待测气体中的目标气体浓度。待测气体中的目标气体浓度表示为：

（16）

式中， C为目标气体浓度； b为目标气体测量回归系数； V _pp 为第二标准波形谱图归一化下的目标气体的信号峰峰值； V _pp '为第二标准波形谱图下归一化的背景气体的信号峰峰值； b ₀ 为零点系数； f ₀ 为干扰信号幅值比例因子；  P为待测气体压力； L为光程； T表示待测气体温度； S( T)为被测气体吸收线强； g( T, P, C)为线型函数，根据待测气体压力及待测气体温度确定线性函数的系数。 K为量程校准系数，可以是当通入第二标准气体时，根据已知的目标气体浓度，并结合公式（16）计算获得该量程校准系数 K。

如图5所示，本申请以含目标气体浓度为1000ppb的混合气作为检测对象进行测试，可以看到在使用本申请提供的算法排除背景气体干扰前测量值在1012ppb上下，且波动起伏较大，与1000ppb的测量真值相比偏差较大。而在使用本申请提供的气体分析方法后，测量值围绕1000ppb上下波动，波动起伏较小，可以认为使用本申请提供的气体分析方法测得的目标气体浓度与测量真值基本一致，大大提高了检测精度。

根据以上说明，本申请提供一种气体分析方法，构建了补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系，在对待测气体进行检测时，可以直接通过检测待测气体获得补偿信号幅值比例因子 d，并通过检测获得的补偿信号幅值比例因子 d推算出相应的干扰信号幅值比例因子 f，并将待测气体波形谱图与第二标准波形谱图对比，基于最小二乘法计算目标气体测量回归系数，利用推算得的干扰信号幅值比例因子 f和目标气体测量回归系数对待测气体进行浓度计算，以排除背景气体的干扰，大大提高了检测精度。

以上所揭露的仅为本申请的较佳实施例而已，然其并非用以限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解：在不脱离本申请及所附的权利要求的精神和范围内，改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，仍属于申请所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种气体分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、对含有不同浓度的背景气体的标准气体进行检测，构建补偿信号幅值比例因子和干扰信号幅值比例因子之间的函数关系；

S2、通入第一标准气体，所述第一标准气体仅含定量浓度的目标气体，对所述第一标准气体进行检测，获得第一标准波形谱图；

S3、通入第二标准气体，所述第二标准气体包含定量浓度的目标气体和背景气体，对所述第二标准气体进行检测获得第二标准波形谱图，获得信号峰峰值；

S4、通入待测气体，所述待测气体包含所述目标气体，对所述待测气体进行检测，获得待测气体测量波形谱图，并将所述待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与所述第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体波形谱图；

S5、构建所述对齐后的待测气体测量波形谱图与所述第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系，所述第二标准波形谱图的吸收特征的系数为目标气体测量回归系数，基于最小二乘法计算所述目标气体测量回归系数；

S6、根据所述对齐后的待测气体测量波形谱图获得补偿信号幅值比例因子，并根据所述补偿信号幅值比例因子获得所述干扰信号幅值比例因子，根据所述干扰信号幅值比例因子、所述信号峰峰值以及所述目标气体测量回归系数计算所述待测气体中目标气体浓度；

所述步骤S1中包括：

S101、分别对L份仅含不同浓度背景气体的第三标准气体进行检测，获得L幅波形谱图，每幅波形谱图均包括表征背景气体补偿信号的第一部分以及表征背景气体干扰信号的第二部分；

S102、选择其中一个背景气体浓度所对应的波形谱图作为第三标准波形谱图，将剩余的L-1幅波形谱图作为背景气体测量谱，利用第三标准波形谱图第一部分表示任一背景气体测量谱的第一部分，并利用第三标准波形谱图的第二部分表示背景气体测量谱的第二部分；

S103、所述背景气体测量谱的第一部分作为背景气体补偿信号测量谱，所述背景气体测量谱的第二部分作为背景气体干扰信号测量谱，根据所述背景气体补偿信号测量谱和所述背景气体干扰信号测量谱，基于最小二乘法计算任一背景气体测量谱的所述补偿信号幅值比例因子和所述干扰信号幅值比例因子；

S104、对S103得到的多组所述补偿信号幅值比例因子和所述干扰信号幅值比例因子进行多项式拟合，获得所述补偿信号幅值比例因子和所述干扰信号幅值比例因子之间的函数关系；

所述步骤S5中，所述对齐后的待测气体测量波形谱图与所述第二标准波形谱图的吸收特征之间的函数关系表示为：

，

式中，k表示采样点数，k =1, 2, …, m，a表示基线纵向偏移，b表示目标气体测量回归系数，X _k表示第二标准波形谱图中第k个采样点所对应的吸收特征；Y _k表示对齐后的待测气体测量波形谱图中第k个采样点所对应的吸收特征；

所述目标气体测量回归系数表示如下：

式中，k表示采样点数，m表示采样点总数，X _k表示第三标准波形谱图中第k个采样点所对应的吸收特征；

所述待测气体中的目标气体浓度表示为：

式中，C为目标气体浓度；b为目标气体测量回归系数；V _pp为第二标准波形谱图下归一化的目标气体的信号峰峰值；V _pp '为第二标准波形谱图下归一化的背景气体的信号峰峰值；b ₀为零点系数；f ₀为干扰信号幅值比例因子；K为量程校准系数；P为待测气体压力；L为光程；T表示待测气体温度；S(T)为被测气体吸收线强；g(T,P,C)为线型函数，根据所述待测气体压力及待测气体温度确定所述线型函数的系数。

2.根据权利要求1所述的气体分析方法，其特征在于，所述步骤S102中，

所述背景气体补偿信号测量谱表示为：

，

所述背景气体干扰信号测量谱

，

式中，i表示采样点数，i =1, 2, …, n，j表示采样点数，j =1, 2, …, N，X _i和X _j分别表示第三标准波形谱图中第i和第j个采样点所对应的吸收特征，Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征，Z _j表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征；c和e表示基线纵向偏移；回归系数d表示补偿信号幅值比例因子，回归系数f表示干扰信号幅值比例因子。

3.根据权利要求2所述的气体分析方法，其特征在于，

所述补偿信号幅值比例因子表示为：

所述干扰信号幅值比例因子表示为：

式中，X _i和X _j分别表示第三标准波形谱图中第i和第j个采样点所对应的吸收特征，Y _i '表示背景气体补偿信号测量谱的吸收特征，Z _j表示背景气体干扰信号测量谱的吸收特征，i和j表示采样点数，i =1, 2, …, n，j =1, 2, …, N。

4.根据权利要求3所述的气体分析方法，其特征在于，

采用四阶多项式拟合，获得所述背景气体补偿信号值与所述背景气体干扰信号值之间的函数关系，所述函数关系表示如下：

式中，a'，b'，c'，d'，e'代表各项拟合系数，d表示补偿信号幅值比例因子，f表示干扰信号幅值比例因子。

5.根据权利要求1所述的气体分析方法，其特征在于，

所述步骤S4中，将所述待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与所述第一标准波形谱图对齐包括如下步骤；

S401、分别确定所述第一标准波形谱图的采样范围起止点和所述待测气体波形谱图的采样范围起止点，所述待测气体波形谱图的采样范围起止点间距大于所述第一标准波形谱图的采样范围起止点间距；

S402、在所述待测气体测量波形谱图采样范围起止点之间，待测气体测量波形谱图中的采样点开始平移逐一与第一标准波形谱图做线性相关，然后比较求取最大线性相关系数；

S403、根据所述最大线性相关系数，计算待测气体测量波形谱图的波形最高点位置和偏移量，从而将所述待测气体测量波形谱图的波形最高点位置与所述第一标准波形谱图对齐，形成对齐后的待测气体波形谱图。

6.根据权利要求5所述的气体分析方法，其特征在于，

所述最大线性相关系数表示为：

式中，r(X，Y)表示最大线性相关系数，X _i表示所述第一标准波形谱图中第i个采样点所对应的吸收特征值，Y _i表示所述待测气体测量波形谱图中第i个采样点所对应的吸收特征值，N表示第一标准波形谱图起止点范围内采样点总数。

7.根据权利要求6所述的气体分析方法，其特征在于，

所述波形最高点位置表示为：

式中，表示线性相关最大时所述待测气体测量波形谱图的终点，表示线性相关最大时所述待测气体测量波形谱图的起点。

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