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原文传递一种紫外差分气体分析仪在线波长校准方法

专利名称：	一种紫外差分气体分析仪在线波长校准方法
摘要：	一种紫外差分气体分析仪在线波长校准方法，包括：绝对波长校准和相对波长校准；其中所述相对波长校准包括像素级校准和亚像素级校准。本发明中绝对波长校准根据光谱仪中使用的光源光谱特征将波长校准到与参考标准光谱对齐，便于统一计算模型及参数，且校准标定过程不需要拆出光谱仪，而是在分析仪中直接进行校准；二级像素校准在仪器调零时进行像素级波长漂移计算，后续测试中可重复使用该校准量，像素级校准仅在仪器调零时进行一次；三级亚像素校准在测量待测气体过程中，实时计算校准量并进行校准，由于已知像素级校准量，仅需在一两个像元内进行亚像素校准，实时计算量更小。经三级校准后，光谱得到对齐，可最大限度保障后续计算结果的准确性。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛崂应海纳光电环保集团有限公司
发明人：	齐敏珺;邓春磊;王聪;夏玮玮;王向前
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-30T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310794941.6
公开号：	CN117074341A
代理机构：	广州三环专利商标代理有限公司
代理人：	牛丽霞
分类号：	G01N21/33;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/33
申请人地址：	266000 山东省青岛市高新区河东路379号
主权项：	1.一种紫外差分气体分析仪在线波长校准方法，所述紫外差分光谱分析仪以脉冲氙灯为光源，其特征在于，所述校准方法包括：绝对波长校准；及相对波长校准，其中所述相对波长校准包括像素级校准和亚像素级校准。 2.根据权利要求1所述的波长校准方法，其具体方法为：假设目标标准光谱中的峰值像素点位置分别为x0p1,x0p2,...,x0pi,实测光谱中对应的峰值像素点位置分别为x1p1,x1p2,...,x1pi,通过多项式拟合得到实测光谱与目标标准光谱间的像素映射关系，即：x1＝k(n)x0^n+k(n-1)x0^(n-1)+k(n-2)*x0^(n-2)+…+k(0)，其中，n为多项式拟合阶数，k(n)为波长绝对校准系数；根据所述像素映射关系，将实测光谱像素映射到目标标准光谱像素：假设目标标准光谱中计算采用的像素范围为：(x0s,x0e)，映射到测试光谱的像素范围为：(x1s,x1e)，则： x1s＝f(x0s) x1e＝f(x0e) (x1s,x1e)对应的光谱S1’通过实测光谱S1插值得到；将绝对波长校准后的光谱保存下来作为实时测量时的参考标定光谱Swj0，将波长绝对校准系数k(n)保存下来用于后续测量时实时对光谱进行绝对波长校准。 3.根据权利要求2所述的波长校准方法，其特征在于，具体方法为：所述多项式拟合为五阶多项式拟合。 4.根据权利要求1所述的波长校准方法，其特征在于，具体方法为：所述峰值像素点的查找方式为：通过氙灯光源光谱的特征峰人工选取，或采用自动查找峰值点的方法获取。 5.根据权利要求1所述的波长校准方法，其特征在于，具体方法为：所述像素级波长校准在紫外差分气体分析仪调零采集零气光谱时执行，具体方法为：对已保存的所述参考标定光谱Swj0选取一段含有波峰的光谱Srp0，假设光谱Srp0的像素范围从r1至r2，对绝对波长校准后的零气光谱选取相同像素范围的同段光谱Stp1，对Stp1在[-N,N]范围内左移或右移，移动后的光谱与Srp0计算相关系数ρ，计算公式为：相关系数ρ最大时对应的移动量即为像素级漂移量，将所述像素级漂移量存储，之后实测每一条光谱都采用该漂移量进行像素级校准。 6.根据权利要求1所述的波长校准方法，其特征在于，具体方法为：所述亚像素校准：亚像素校准在每采集一条光谱、计算每种气体浓度参数时进行，具体方法包括：测试光谱采用和零气光谱相同的亚像素校准量，仅采用零气光谱计算亚像素校准量：对保存的所述参考标定光谱Swj0，选取气体吸收波段附近一段含有波峰的光谱Srp0，对绝对波长校准和像素级波长校准后的零气光谱选取同段光谱，由于已进行过像素级波长校准，剩余校准量为亚像素级，对已进行过像素级波长校准的光谱进行M点插值，插值后在[-M,M]范围内左移或右移，移动后光谱再进行M点抽值，得到的光谱与Srp0计算相关系数，相关系数最大时对应的移动量即为亚像素漂移量，零气光谱和测试光谱均采用该亚像素漂移量进行校准，即：对用于计算浓度的气体吸收谱段，M点插值后按照该漂移量校准，之后再进行M点抽值，得到亚像素波长校准后的吸收光谱。 7.根据权利要求6所述的波长校准方法，其特征在于，具体方法为：同时采用零气光谱和吸光度光谱计算亚像素校准量。 8.零气光谱采用方法一进行亚像素波长校准；测试光谱选取一段有气体吸收的谱段，进行M点插值，插值后在[-M,M]范围内左移或右移，移动后M点抽值得到新的光谱，利用该新的光谱与亚像素波长校准后的零气光谱计算吸光度/差分吸光度，与标定时该气体标准吸光度/差分吸光度计算相关系数COEF1(i)，-M≤i≤M，同时，计算该新的光谱与对应的标定时保存的参考光谱的相关系数COEF2(i)，-M≤i≤M，寻找COEF1中的最大值以及COEF1取最大值时对应的移动量iM，当COEF1(iM)和COEF2(iM)满足阈值要求时，则测试光谱校准量为iM，否则，测试光谱校准量保持与零气光谱一致。 9.根据权利要求7所述的波长校准方法，其特征在于，同时采用零气光谱和吸光度光谱计算亚像素校准量的方法在实测中实时进行，亚像素漂移量实时更新保存，当气体测试浓度值低于设定的阈值时，气体吸收对光谱特征影响不大，测试光谱可同时采用零气光谱和吸光度光谱计算亚像素校准量。对于高浓度气体，延用最后一次计算保存的亚像素漂移量进行实时校准。
所属类别：	发明专利