CN115791650A - 烟气的检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种烟气的检测方法和装置，该方法包括：获取烟气的实时温度和实时压强；根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力；基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面；根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。本发明提供的一种烟气的检测方法，通过测量环境温度和压强对烟气的气体吸收截面进行补偿，并通过反馈调节算法辅助补偿吸收截面变化值，自适应反演算法实时校正计算的浓度值，进一步减小测量环境中温度和压强变化对气体吸收截面的影响，提高了检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及烟气检测技术，尤其涉及一种烟气的检测方法及装置。
背景技术
随着工业生产的发展，工业生产与烟气排放紧密相关，因此对于烟气成分和浓度的检测也越来越重要。但是在实际的测量环境中，烟气温度可能会根据不同气体的露点温度或者不同反应环境而不同，而在不同的环境温度和压强之下，气体分子的吸收截面也会发生变化，这就导致如果测量温度发生变化将对检测结果造成影响，导致出现烟气检测误差较大的问题。
发明内容
本发明实施例提供的一种烟气的检测方法及装置，解决了现有技术中出现烟气检测误差较大的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种烟气的检测方法，包括：
获取烟气的实时温度和实时压强；
根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力；
基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面；
根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
可选的，所述根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，包括：
根据所述实时温度计算吸收截面温度修正参数，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
可选的，所述获得初始气体吸收截面之后，所述方法还包括：
通过最小二乘法对所述初始气体吸收截面进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
可选的，所述基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面，包括：
根据所述第二气体浓度、所述实时温度和所述实时压强对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
可选的，所述获取烟气的实时温度和实时压强之后，所述方法还包括：
对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息，所述光谱信息包括以下至少一项：背景光谱、原始光谱和吸收光谱；
基于所述光谱信息确定所述烟气的差分吸收度。
可选的，
所述基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，包括：
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种烟气的检测装置，包括：传感模块、测量模块和分析模块，所述分析模块分别与所述传感模块和所述测量模块连接；
所述传感模块用于获取烟气的实时温度和实时压强；
所述测量模块用于获取烟气的差分吸收度；
所述分析模块用于根据所述烟气的实时温度和实时压强计算获得初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力，通过反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正补偿，获得目标气体吸收截面，并根据所述目标气体吸收截面和所述烟气的差分吸收度确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
可选的，所述分析模块还用于根据所述实时温度计算吸收截面温度，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
可选的，所述分析模块还用于通过最小二乘法对所述初始气体吸收截面进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
可选的，所述分析模块还用于根据所述第二气体浓度、所述实时温度和所述实时压强对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
可选的，所述分析模块还用于
于基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
可选的，所述传感模块包括温度传感器，所述温度传感器用于获取所述烟气的实时温度。
可选的，所述传感模块还包括气压传感器，所述气压传感器与所述温度传感器连接，所述气压传感器用于获取所述烟气的实时压强。
可选的，所述测量模块包括测量光源、气体样品池和光谱仪，所述烟气进入所述气体样品池后，所述光谱仪基于所述测量光源对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息。
可选的，所述装置还包括过滤模块，所述过滤模块与所述传感模块连接，所述过滤模块用于对所述烟气过滤以排除所述烟气中的杂质。
可选的，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述分析模块连接，所述显示模块用于输出所述烟气中包含气体的成分与浓度和所述烟气的实时温度和实时压强。
本发明实施例提供一种烟气的检测方法和装置，该方法包括：获取烟气的实时温度和实时压强；根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力；基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面；根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。本发明提供的一种烟气的检测方法，通过测量环境温度和压强对烟气的气体吸收截面进行补偿，并通过反馈调节算法辅助补偿吸收截面变化值，自适应反演算法实时校正计算的浓度值，进一步减小测量环境中温度和压强变化对气体吸收截面的影响，提高了检测精度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种烟气的检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种烟气的检测装置的模块示意图；
图3为本发明实施例提供的一种烟气的检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中分析模块的计算流程图。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
此外，术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种方向、动作、步骤或元件等，但这些方向、动作、步骤或元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个方向、动作、步骤或元件与另一个方向、动作、步骤或元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一速度差值为第二速度差值，且类似地，可将第二速度差值称为第一速度差值。第一速度差值和第二速度差值两者都是速度差值，但其不是同一速度差值。术语“第一”、“第二”等而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实施例中，一般通过差分吸收光谱技术(Differential Optical AbsorptionSpectroscopy，简称DOAS)技术来鉴别气体分子，其原理为利用待测气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体分子，并根据窄带吸收强度反演出气体分子的浓度。然而目前的检测中，由于存在温度的影响，气体的吸收截面会随之变化，一般来讲，随着温度的升高，吸收截面峰值下降，吸收峰宽度增大，吸收结构趋于平滑，但吸收谱线仍然等间隔分布并且未出现峰值移动，针对这种变化规律，反演气体浓度时可增加针对温度变化导致气体吸收截面变化的补偿计算算法，从而提升精度。当压强变化时，气体的吸收截面也会随之变化，一般来讲，随着压强增大，吸收谱线宽度会增大，并且也存在一定规律，因此可以通过设计补偿算法对消除压强和温度变化产生的影响。
参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种烟气的检测方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种烟气的检测方法，包括以下步骤：
步骤110、获取烟气的实时温度和实时压强。
在本实施例中，将收集到的样本烟气通过过滤器过滤排除烟气中的灰尘等其他大颗粒杂质后，使用传感器来获取样本烟气的实时温度和实时压强，示例性的，可以通过温度传感器和气压传感器分别获取样本烟气的实时温度和实时压强，然后将烟气流入DOAS测量仪器，在DOAS测量仪器检测完成后，流出气体测量系统。
步骤120根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力。
在本实施例中，以烟气实时温度和压强数据为基础，通过计算获得气体吸收截面温度和压强修正系数，用该系数修正标准测量环境下的气体吸收截面数据。
步骤130、基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
在本实施例中，通过光谱仪的数据和原始光谱的数据计算烟气的差分吸收度，并根据反馈调节算法对初始气体吸收截面进行进一步修正最后得到目标气体吸收截面。
步骤140、根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
在本实施例中，可以通过目标气体吸收和计算得出的差分吸收度确定分析出最终气体的浓度值，以及温度和气压传感器得到的烟气实时温度和压强值。
可选的，所述根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，包括：
根据所述实时温度计算吸收截面温度，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
在本实施例中，由于测量环境温度和压强的变化导致气体吸收截面发生变化，在此引入吸收截面温度和压强修正参数以补偿由这些因素引起气体吸收截面的变化，表示如下：
其中σ(λ)为气体差分吸收截面参数，
为吸收截面温度修正参数，
为吸收截面压强修正参数，σ′(λ)为经过温度和压强修正系数补偿后的差分吸收截面。吸收截面与Lorenz增宽和Doppler增宽有关，而Lorenz增宽主要与压强有关，Doppler增宽主要与温度有关，可描述如下：
Γ＝ΓL+ΓD
ΓL＝γselfPself+γairPair
其中Γ为实测半高宽，ΓL为Lorenz半高宽，ΓD为Doppler半高宽，γself为自展宽系数，γair为空气展宽系数，T为温度，M为分子量。展宽系数与温度之间的关系可以描述为：
其中n为温度相关指数，T0＝296K。由上述公式可知，温度和压强会改变气体吸收截面。在本实施例方式中，引入吸收截面温度和压强修正系数补偿气体吸收截面的变化量，提升气体浓度测量精度。
可选的，所述获得初始气体吸收截面之后，所述方法还包括：
通过最小二乘法对，利用差分吸收度和气体吸收截面对气体浓度进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
在本实施例中，根据朗伯-比尔定律可得气体差分吸收度和差分吸收截面的关系如下
其中OD(λ)为气体分子在波长为λ处的差分吸收度，σ′i(λ)为经过温度和压强修正过后的待测气体中第i个气体在波长为λ处的差分吸收截面数据，ci为待测气体中第i个气体的浓度，L为光程。
假设共有j种待测气体，光谱的数据点数是m(m>j),则有下式
有上式中方程的个数m大于自变量的个数j，故上式为超定方程，可通过最小二乘法计算最优解
最小化e即可在反演波段得到最接近真值的气体浓度ci，即第一气体浓度。
可选的，
所述基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，包括：
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
在本实施例中，采取自适应算法以校正由步骤三中通过最小二乘法获得的浓度值，进一步提升其精度。方法可以采用例如梯度下降法，利用梯度信息找到最小化误差函数的浓度值，即为校正后浓度值；也可采用牛顿法，利用二阶的海森矩阵的逆矩阵进行求解，以获取最优浓度值。通过自适应算法以校正浓度值，增加反馈环节与修正系数共同补偿吸收截面的变化，进一步提升了气体浓度测量精度，并且在面对测量环境温度和压强实时、连续变化时，测量系统依旧可以提供良好的检测结果。
具体地，在本实施例中，梯度下降法通过以下方式为例进行说明，本例中采用独创的变尺度梯度下降法对浓度值进行校正，优化问题如下
其中ci∈[ai,bi]，为浓度值的设定区间，此处可根据实际情况自行设定，也可根据上一步所求的浓度值设定校正浓度值的范围。设初值C(0)为上一步由最小二乘法得到的浓度值,C*＝C(0),k＝0,求偏导数F′1＝(f′1,f′2,…,f′j),得到
其中δ0i为步长。计算f[C(1)],如果f[C(1)]<f[C(0)]，则更新C*＝C(1)。在之后的迭代中，步长表示为：
其中h为迭代次数，m为一正整数，可依优化目标函数而定，c0i为上一步中利用最小二乘法所求得的第i个气体的浓度。此方法中0<αh<1，且随着迭代次数h的增大而减小，针对本例引入独创的参数
以上一步得到的浓度值为基准，该参数同样随着迭代次数h的增大而减小，并且当测得的浓度值较大时，步长也会较长，当测得的浓度值较小时，步长也会随之变短，意味着步长的选取是自适应的，同时是跟随气体浓度值变化的。在搜索初期希望步长δhi变动较大，快速搜索到最优点，随着迭代次数的增加逐渐接近最优点后，则希望步长δhi变动较小，精确搜索到最优解；并且如果测得的气体浓度值较大时，说明误差范围也可能较大，故须较大步长加快搜索速度，反之如果测得的气体浓度值较小时，说明误差范围也不会太大，故须较小步长精确搜索，所以通过引入
参数，即可实现这一目的。
如果计算得到的C(i)中有值不在取值范围[ai,bi]内，则需以步长δ(h+1)i为起始重新迭代搜索，迭代过程中计算f[C(h+1)]，如果f[C(h+1)]<f[C(h)]，则更新C*＝C(h+1)，否则C*不变。若经过若干步C*不变后，则认为C*为最优解输出。
此时即得到经过自适应算法校正后的浓度值即第二气体浓度，通过反馈调节算法将此浓度反馈修正气体吸收截面σi(λ)，可得反馈修正后的气体吸收截面σ′i(λ)
其中P为压强，R为玻尔兹曼常数，T为热力学温度，
为经校正后的浓度值。利用反馈环节与温度和压强修正参数共同修正气体吸收截面
可选的，所述基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面，包括：
根据所述第二气体浓度、所述实时温度和所述实时压强对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
可选的，所述获取烟气的实时温度和实时压强之后，所述方法还包括：
对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息，所述光谱信息包括以下至少一项：背景光谱、原始光谱和吸收光谱；
基于所述光谱信息确定所述烟气的差分吸收度。
在本实施例中，光谱仪可得到背景光谱Ib(λ),原始光谱I0(λ),吸收光谱I(λ),由此可计算差分吸收度如下：
本发明实施例提供一种烟气的检测方法和装置，该方法包括：获取烟气的实时温度和实时压强；根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力；基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面；根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。本发明提供的一种烟气的检测方法，通过测量环境温度和压强对烟气的气体吸收截面进行补偿，并通过反馈调节算法辅助补偿吸收截面变化值，自适应反演算法实时校正计算的浓度值，进一步减小测量环境中温度和压强变化对气体吸收截面的影响，提高了检测精度。
在另一个实施例中，参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种烟气的检测装置的模块示意图，包括：传感模块、测量模块和分析模块，所述分析模块分别与所述传感模块和所述测量模块连接；
所述传感模块用于获取烟气的实时温度和实时压强；
所述测量模块用于获取烟气的差分吸收度；
所述分析模块用于根据所述烟气的实时温度和实时压强计算获得初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力，通过反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正补偿，获得目标气体吸收截面，并根据所述目标气体吸收截面和所述烟气的差分吸收度确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
可选的，所述分析模块还用于根据所述实时温度计算吸收截面温度，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
可选的，所述分析模块还用于通过最小二乘法对所述初始气体吸收截面进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
可选的，所述分析模块还用于基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
可选的，所述传感模块包括温度传感器，所述温度传感器用于获取所述烟气的实时温度。
可选的，所述传感模块还包括气压传感器，所述气压传感器与所述温度传感器连接，所述气压传感器用于获取所述烟气的实时压强。
可选的，所述测量模块包括测量光源、气体样品池和光谱仪，所述烟气进入所述气体样品池后，所述光谱仪基于所述测量光源对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息。
可选的，所述装置还包括过滤模块，所述过滤模块与所述传感模块连接，所述过滤模块用于对所述烟气过滤以排除所述烟气中的杂质。
可选的，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述分析模块连接，所述显示模块用于输出所述烟气中包含气体的成分与浓度和所述烟气的实时温度和实时压强。
在本实施例中，参阅图3，图3为本发明实施例中烟气的检测装置的结构示意图，如图3所示，通入的烟气首先流经过滤器，过滤掉烟气中的灰尘等其他大颗粒杂质，之后再流经温度传感器，得到通入烟气实时的温度信息；再流经气压传感器，得到通入烟气实时的压强信息，最后流经DOAS测量单元，经过测量单元中的气池后流出气体测量系统。
气体流经温度传感器，测得的实时烟气温度数据传输到分析单元中；气体流经气压传感器，测得的实时烟气压强数据传输到分析单元中；在DOAS测量单元中，光源发出的光传输到气池，经过气池中烟气的散射和吸收，再经光纤传输到光谱仪中，得到光谱数据，传输至分析单元。
参阅图4，图4为本发明实施例中分析模块的结构示意图，具体地，由光谱仪可以得到的数据有光源的背景光谱、原始光谱、以及经过烟气散射和吸收后得到的吸收光谱，可以根据这些光谱信息计算得到烟气中气体的差分吸收度。根据温度和压强传感器得到的烟气实时温度和压强数据，计算吸收截面温度和压强修正参数，并对气体差分吸收截面进行修正补偿。利用最小二乘法反演待测气体浓度。利用自适应算法校正上一步得到的浓度值，得到更准确的浓度值。将上一步的浓度值反馈到修正气体差分吸收截面位置，辅助修正参数共同补偿气体差分吸收截面的变化量，利用反馈机制调节差分吸收截面，提升浓度测量精度。以烟气实时的温度和压强数据为基础得到气体吸收截面温度和压强修正系数，用该系数修正气体差分吸收截面数据；另一方面，根据光谱仪的数据和原始光谱的数据计算差分吸收度，利用差分吸收度和气体差分吸收截面反演气体浓度，得到初步浓度值后，再经过自适应校正算法，进一步校正初步得到的浓度值，得到最终气体浓度，此时得到的浓度信息会经过反馈环节，反馈到气体差分吸收截面修正位置，与修正系数共同补偿由温度和压强变化对气体吸收截面造成的影响，并随着时间循环。
显示屏会显示由分析单元得到的最终气体浓度值，以及温度和气压传感器得到的烟气实时温度和压强值。
本发明实施例提供一种烟气的检测装置，该装置包括：传感模块、测量模块和分析模块，所述分析模块分别与所述传感模块和所述测量模块连接；所述传感模块用于获取烟气的实时温度和实时压强；所述测量模块用于获取烟气的差分吸收度；所述分析模块用于根据所述烟气的实时温度和实时压强计算获得初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力，通过反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正补偿，获得目标气体吸收截面，并根据所述目标气体吸收截面和所述烟气的差分吸收度确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。本发明提供的一种烟气的检测方法，通过测量环境温度和压强对烟气的气体吸收截面进行补偿，并通过反馈调节算法辅助补偿吸收截面变化值，自适应反演算法实时校正计算的浓度值，进一步减小测量环境中温度和压强变化对气体吸收截面的影响，提高了检测精度。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (16)
1.一种烟气的检测方法，其特征在于，包括：
获取烟气的实时温度和实时压强；
根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力；
基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面；
根据所述目标气体吸收截面确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时温度和所述实时压强计算初始气体吸收截面，包括：
根据所述实时温度计算吸收截面温度修正参数，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于，所述获得初始气体吸收截面之后，所述方法还包括：
通过最小二乘法对所述初始气体吸收截面进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
4.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述基于反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面，包括：
根据所述第二气体浓度、所述实时温度和所述实时压强对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
5.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述获取烟气的实时温度和实时压强之后，所述方法还包括：
对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息，所述光谱信息包括以下至少一项：背景光谱、原始光谱和吸收光谱；
基于所述光谱信息确定所述烟气的差分吸收度。
6.根据权利要求3中所述的方法，其特征在于，所述基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，包括：
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
7.一种烟气的检测装置，其特征在于，包括：传感模块、测量模块和分析模块，所述分析模块分别与所述传感模块和所述测量模块连接；
所述传感模块用于获取烟气的实时温度和实时压强；
所述测量模块用于获取烟气的差分吸收度；
所述分析模块用于根据所述烟气的实时温度和实时压强计算获得初始气体吸收截面，所述初始气体吸收截面用于指示在当前测量环境的温度和压强下所述烟气中包含气体对光的吸收能力，通过反馈调节算法对所述初始气体吸收截面进行修正补偿，获得目标气体吸收截面，并根据所述目标气体吸收截面和所述烟气的差分吸收度确定所述烟气中包含气体的成分与包含气体的浓度。
8.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于根据所述实时温度计算吸收截面温度，以及根据所述实时压强计算压强修正参数；
根据所述吸收截面温度修正参数和所述压强修正参数修正目标数据，所述目标数据为标准测量环境下的气体吸收截面数据；
根据所述吸收截面温度修正参数、所述压强修正参数和所述修正后的目标数据，获得初始气体吸收截面。
9.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于通过最小二乘法对所述初始气体吸收截面进行反演，获得第一气体浓度；
基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，获得第二气体浓度，所述第一气体浓度和所述第二气体浓度为所述烟气中包含气体的预设值，所述第二气体浓度的准确度高于所述第一气体浓度的准确度。
10.根据权利要求9中所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于根据所述第二气体浓度、所述实时温度和所述实时压强对所述初始气体吸收截面进行修正，得到目标气体吸收截面。
11.根据权利要求8中所述的装置，其特征在于，所述分析模块还用于基于自适应算法对所述第一气体浓度进行校正，并通过梯度下降法获取所述气体吸收截面中最小化误差函数的浓度值，将所述最小化误差函数的浓度值作为所述第二气体浓度；
或
或通过牛顿法生成二阶的海森矩阵对所述气体吸收截面进行求解，获得最优浓度值，将所述最优浓度值为第二气体浓度。
12.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述传感模块包括温度传感器，所述温度传感器用于获取所述烟气的实时温度。
13.根据权利要求12中所述的装置，其特征在于，所述传感模块还包括气压传感器，所述气压传感器与所述温度传感器连接，所述气压传感器用于获取所述烟气的实时压强。
14.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述测量模块包括测量光源、气体样品池和光谱仪，所述烟气进入所述气体样品池后，所述光谱仪基于所述测量光源对所述烟气进行光谱分析获得所述烟气的光谱信息。
15.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述装置还包括过滤模块，所述过滤模块与所述传感模块连接，所述过滤模块用于对所述烟气过滤以排除所述烟气中的杂质。
16.根据权利要求7中所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示模块，所述显示模块与所述分析模块连接，所述显示模块用于输出所述烟气中包含气体的成分与浓度和所述烟气的实时温度和实时压强。
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|---|---|---|---|
| CN202211190498.3A CN115791650A (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 烟气的检测方法及装置 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115931759A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-07 | 浙江新寰科环保科技股份有限公司 | 一种烟气排放的分析系统及方法 |
| CN118518627A (zh) * | 2024-05-10 | 2024-08-20 | 山东创宇能源科技股份有限公司 | 基于激光光谱技术的氨逃逸原位测量方法及系统 |
-
2022
- 2022-09-28 CN CN202211190498.3A patent/CN115791650A/zh active Pending
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