CN116338094A - 一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法及装置 - Google Patents

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CN116338094A CN202310259762.2A CN202310259762A CN116338094A CN 116338094 A CN116338094 A CN 116338094A CN 202310259762 A CN202310259762 A CN 202310259762A CN 116338094 A CN116338094 A CN 116338094A
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滕书云
刘帅敬
刘朋刚
吕磊
于剑虎
丁万生
李德安
刘文亮
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Abstract

本申请提供一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法及装置，包括：获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、cO2测量浓度值和N2o测量浓度值，以及N2o对co的干扰量表达式、co对N2o的干扰量表达式和co2对co的干扰量，基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。能够解决碳排放气体中气体之间存在交叉干扰，引起气体浓度测量不准确的问题。

Description

一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法及装置
技术领域
本申请涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法及装置。
背景技术
碳排放气体测量环境中气体种类较多，由于气体之间存在交叉干扰，待测气体进入分析仪后，传感器对非目标气体也有反应，使得目标气体的读数出现误差(偏高或者偏低)，从而导致测量结果不准确。
依干扰气体在传感器中反应的特性而定可分为负交叉干扰(干扰气体降低传感器读数)或者正交叉干扰(干扰气体增加传感器读数)，显而易见，交叉干扰可以从根本上直接影响目标气体浓度测量的准确性。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法及装置，以解决现有技术中碳排放气体中不同气体之间交叉干扰，从而导致目标气体的浓度测量不准确的问题。
第一方面，本申请提供了一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法，包括：
获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
进一步地，利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；包括：
将N2o真实浓度值X带入预先确定的N2o对co的干扰公式y1＝mx1，其中m为系数，x1为N2o浓度值，y1为N2o对co的干扰量，得到N2o对co的干扰量δ1的表达式：δ1＝mX。
进一步地，利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；包括：
将co真实浓度值Y带入预先确定的co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2，其中a和b均为系数，x2为co浓度值，y2为co对N2o的干扰量，得到co对N2o的干扰量δ2的表达式：δ2＝aY2+bY。
进一步地，利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量，包括：
将co2测量浓度值C带入预先确定的co2对co的干扰公式y3＝px3，其中p为系数，x3为co2浓度值，y3为co2对co的干扰量，得到co2对co的干扰量δ3的值：δ3＝pC。
进一步地，基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立的方程组具体为：
X+δ2＝A
Y+δ1+δ3＝B
其中，X为N2o真实浓度值，Y为co真实浓度值，δ1为N2o对co的干扰量，δ2为co对N2o的干扰量，δ3为co2对co的干扰量，A为N2o测量浓度值，B为co测量浓度值。
进一步地，所述方法还包括：
向安装有co传感器的容器内通入不同浓度的N2o，记录对应的co传感器的示数，基于N2o的不同浓度以及对应的co传感器的示数拟合得到N2o对co的干扰公式y1＝mx1的系数m。
进一步地，所述方法还包括：
向安装有N2o传感器的容器内通入不同浓度的co，记录对应的N2o传感器的示数，基于co的不同浓度以及对应的N2o传感器的示数拟合得到co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2的系数a和b。
进一步地，所述方法还包括：
向安装有co传感器容器内通入不同浓度的co2，记录对应的co传感器的示数，基于co2的不同浓度以及对应的co传感器的示数拟合得到co2对co的干扰公式y3＝px3的系数p。
第二方面，本申请提供一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置，包括：
获取单元，用于获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
第一处理单元，用于利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
第二处理单元，用于利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
第三处理单元，利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
计算单元，用于基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请第一方面所提供的方法。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现如本申请第一方面所提供的方法。
本申请能够解决碳排放气体测量时，气体之间存在交叉干扰现象，引起气体传感器测量值不准确的问题，进而提高碳排放气体测量准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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为本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置的功能结构图；
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。
碳排放气体测量环境中气体种类较多，由于气体之间存在交叉干扰，待测气体进入分析仪后，传感器对非目标气体也有反应，使得目标气体的读数出现误差(偏高或者偏低)，从而导致测量结果不准确。依干扰气体在传感器中反应的特性而定可分为负交叉干扰(干扰气体降低传感器读数)或者正交叉干扰(干扰气体增加传感器读数)，显而易见，交叉干扰可以从根本上直接影响目标气体浓度测量的准确性。
为解决上述技术问题，本申请提供了一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法。
在对碳排放气体中的各气体成分浓度进行检测时，由于N2o与co有交叉干扰，同时co2对co有干扰，干扰气体的存在会导致N2o与co的传感器显示值不准确，其中传感器显示值由两部分组成，一部分是被干扰气体的实际值，另一部分是干扰气体对被干扰气体产生的影响值。
实验发现，N2o对co的干扰曲线呈直线(过零点，未有常数项)，co对N2o干扰曲线呈二次曲线(左侧上升段，过零点，未有常数项)，co2对co干扰曲线呈直线(过零点，未有常数项)。
本申请通过通入不同浓度的干扰气体，获取对应被干扰气体的传感器示数值，基于干扰气体的不同浓度值和被干扰气体的传感器示数确定气体之间的干扰公式。
基于获取到的干扰公式得到待测气体中干扰气体对目标气体的影响值，并基于目标气体的传感器显示值等于目标气体的实际值以及干扰气体对目标的影响值之和，列出两个二元一次方程进行求解(交叉干扰时，两种气体既是干扰气体，又是目标气体)，即可得出目标气体实际值。
本申请能够解决碳排放气体测量时，气体之间存在交叉干扰现象，引起气体传感器测量值不准确的问题，进而提高碳排放气体测量准确性，促进碳排放交易，为节能减排做贡献。
在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。
如图1所示，本申请实施例提供了一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法，包括：
步骤101：获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
在本申请实施例中，可以设置为通过co传感器获取待检测的碳排放气体的co测量浓度值；通过co2传感器获取待检测的碳排放气体的co2测量浓度值；通过N2o传感器获取待检测的碳排放气体的N2o测量浓度值；
步骤102：利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
本申请实施例中，该步骤具体包括：
将N2o真实浓度值X带入预先确定的N2o对co的干扰公式y1＝mx1，其中m为系数，x1为N2o浓度值，y1为N2o对co的干扰量，得到N2o对co的干扰量δ1的表达式：δ1＝mX。
步骤103：利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
本申请实施例中，该步骤具体包括：
将co真实浓度值Y带入预先确定的co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2，其中a和b均为系数，x2为co浓度值，y2为co对N2o的干扰量，得到co对N2o的干扰量δ2的表达式：δ2＝aY2+bY。
步骤104：利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
本申请实施例中，该步骤具体包括：
将co2测量浓度值C带入预先确定的co2对co的干扰公式y3＝px3，其中p为系数，x3为co2浓度值，y3为co2对co的干扰量，得到co2对co的干扰量δ3的值：δ3＝pC。其中，由于co2未受到其它气体的干扰，因此，其测量浓度值和真实浓度值相同。
步骤105：基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
本申请实施例中，建立的方程组如下所示：
X+δ2＝A
Y+δ1+δ3＝B
其中，X为N2o真实浓度值，Y为co真实浓度值，δ1为N2o对co的干扰量，δ2为co对N2o的干扰量，δ3为co2对co的干扰量，A为N2o测量浓度值，B为co测量浓度值。
本申请实施例中，所述方法还可以包括：
向安装有co传感器的充满空气的容器内通入预先设置浓度的N2o，直至容器中充满N2o，该过程需要一段时间，达到稳定状态后才会记录co传感器的示数；按照上述过程通入多个不同浓度的N2o，得到多个对应的co传感器的示数。
本申请实施例中，多个不同浓度的N2o可以包括：20％量程的N2o、50％量程的N2o和80％量程的N2o，但本申请实施例不对N2o的浓度设置进行具体限定，本领域技术人员可以根据需要选择不同的浓度值。
基于N2o的不同浓度以及对应的co传感器的示数，利用最小二乘法拟合得到N2o对co的干扰公式y1＝mx1的系数m。
本申请实施例中，上述拟合方法仅为一种示例，本领域技术人员能够想到的其他拟合方法均在本申请公开的范围内。
本申请实施例中，所述方法还可以包括：
向安装有N2o传感器的充满空气的容器内通入预先设置浓度的co，直至容器中充满co，该过程需要一段时间，达到稳定状态后才会记录N2o传感器的示数；按照上述过程通入多个不同浓度的co，得到多个对应的N2o传感器的示数。
本申请实施例中，多个不同浓度的co可以包括：20％量程的co、50％量程的co和80％量程的co，但本申请实施例不对co的浓度设置进行具体限定，本领域技术人员可以根据需要选择不同的浓度值。
基于co的不同浓度以及对应的N2o传感器的示数，利用最小二乘法拟合得到co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2的系数a和b。
本申请实施例中，上述拟合方法仅为一种示例，本领域技术人员能够想到的其他拟合方法均在本申请公开的范围内。
本申请实施例中，所述方法还可以包括：
向安装有co传感器的充满空气的容器内通入预先设置浓度的co2，直至容器中充满co2，该过程需要一段时间，达到稳定状态后才会记录co传感器的示数；按照上述过程通入多个不同浓度的co2，得到多个对应的co传感器的示数。
本申请实施例中，多个不同浓度的co2可以包括：20％量程的co2、50％量程的co2和80％量程的co2，但本申请实施例不对co2的浓度设置进行具体限定，本领域技术人员可以根据需要选择不同的浓度值。
基于co2的不同浓度以及对应的co传感器的示数，利用最小二乘法拟合得到co2对co的干扰公式y3＝px3的系数p。
本申请实施例中，上述拟合方法仅为一种示例，本领域技术人员能够想到的其他拟合方法均在本申请公开的范围内。
在本申请实施例提供的上述用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法的基础上，本申请实施例还提供了一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置，参阅图2所示，本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置200至少包括：
获取单元201，用于获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
第一处理单元202，用于利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
第二处理单元203，用于利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
第三处理单元204，利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
计算单元205，用于基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
需要说明的是，本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的方法相同，因此，本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置200的实施可以参见本申请实施例提供的方法的实施，重复之处不再赘述。
如图3所示，本申请实施例还提供了一种电子设备300，用于实现本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法。所述电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法。
本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件(包括处理器301和存储器302)的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。
存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)3023。
存储器302还可以包括具有一组(至少一个)程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
电子设备300也可以与一个或多个外部设备304(例如键盘、遥控器等)通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信(例如手机、电脑等)，和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等)通信。这种通信可以通过输入/输出(Input/Output，I/O)接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络(例如局域网(Local AreaNetwork，LAN)，广域网(Wide Area Network，WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图3所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图3中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列(Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID)子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。
需要说明的是，图3所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准方法，其特征在于，包括：
获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；包括：
将N2o真实浓度值X带入预先确定的N2o对co的干扰公式y1＝mx1，其中m为系数，x1为N2o浓度值，y1为N2o对co的干扰量，得到N2o对co的干扰量δ1的表达式：δ1＝mX。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；包括：
将co真实浓度值Y带入预先确定的co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2，其中a和b均为系数，x2为co浓度值，y2为co对N2o的干扰量，得到co对N2o的干扰量δ2的表达式：δ2＝aY2+bY。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量，包括：
将co2测量浓度值C带入预先确定的co2对co的干扰公式y3＝px3，其中p为系数，x3为co2浓度值，y3为co2对co的干扰量，得到co2对co的干扰量δ3的值：δ3＝pC。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立的方程组具体为：
X+δ2＝A
Y+δ1+δ3＝B
其中，X为N2o真实浓度值，Y为co真实浓度值，δ1为N2o对co的干扰量，δ2为co对N2o的干扰量，δ3为co2对co的干扰量，A为N2o测量浓度值，B为co测量浓度值。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向安装有co传感器的容器内通入不同浓度的N2o，记录对应的co传感器的示数，基于N2o的不同浓度以及对应的co传感器的示数拟合得到N2o对co的干扰公式y1＝mx1的系数m。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向安装有N2o传感器的容器内通入不同浓度的co，记录对应的N2o传感器的示数，基于co的不同浓度以及对应的N2o传感器的示数拟合得到co对N2o的干扰公式y2＝ax2 2+bx2的系数a和b。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
向安装有co传感器容器内通入不同浓度的co2，记录对应的co传感器的示数，基于co2的不同浓度以及对应的co传感器的示数拟合得到co2对co的干扰公式y3＝px3的系数p。
9.一种用于碳排放气体检测的气体浓度校准装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取待检测碳排放气体的co测量浓度值、co2测量浓度值和N2o测量浓度值；
第一处理单元，用于利用N2o对co的干扰公式和N2o真实浓度值，得到N2o对co的干扰量表达式；
第二处理单元，用于利用co对N2o的干扰公式和co真实浓度值，得到co对N2o的干扰量表达式；
第三处理单元，利用co2对co的干扰公式和co2测量浓度值，得到co2对co的干扰量；
计算单元，用于基于N2o真实浓度值与co对N2o的干扰量之和等于N2o测量浓度值，co真实浓度值与N2o对co的干扰量、co2对co的干扰量之和等于co测量浓度值建立方程组，解算得到N2o真实浓度值和co真实浓度值。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8任一项所述的方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117310144A (zh) * 2023-11-28 2023-12-29 深圳市瑞利医疗科技有限责任公司 零点漂移补偿方法、装置、呼气测量设备及存储介质

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