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原文传递混合气体的组分浓度识别方法及系统

专利名称：	混合气体的组分浓度识别方法及系统
摘要：	本发明实施例提供一种混合气体的组分浓度识别方法及系统，属于多组分气敏传感技术领域。所述混合气体的组分浓度识别方法包括：获取气敏传感器针对混合气体中的目标气体组分的检测响应值，并基于检测响应值确定猜测浓度值；基于猜测浓度值和牛顿迭代算法执行牛顿迭代计算，并针对每次迭代计算依次确定相应的迭代浓度值；确定在每次迭代计算前后关于浓度值的变化量，并当变化量小于预定的浓度阈值时，停止执行迭代计算；根据最后一次迭代计算所确定的迭代浓度值，确定目标气体组分的浓度。由此结合牛顿迭代算法和检测响应预测技术，降低了气敏传感器的线性浓度响应对实际混合气体的组分浓度检测的局限性，保障了气体组分浓度检测的高精确度。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	中国石油化工股份有限公司
发明人：	赵宇鑫;梁文杰;牟善军;刘全桢;孙昊田;胡适
专利状态：	有效
申请日期：	2018-08-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201810948705.4
公开号：	CN110161181A
代理机构：	北京润平知识产权代理有限公司
代理人：	陆文超;肖冰滨
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	266071 山东省青岛市市南区延安三路218号
主权项：	1.一种混合气体的组分浓度识别方法，其特征在于，包括：获取气敏传感器针对混合气体中的目标气体组分的检测响应值，并基于所述检测响应值确定猜测浓度值；基于所述猜测浓度值和牛顿迭代算法执行牛顿迭代计算，并针对每次迭代计算依次确定相应的迭代浓度值；确定在每次迭代计算前后关于浓度值的变化量，并当所述变化量小于预定的浓度阈值时，停止执行迭代计算；根据最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值，确定所述目标气体组分的浓度。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气敏传感器包含于气敏传感器阵列，以及所述气敏传感器阵列中的多个气敏传感器针对同一浓度的所述目标气体组分能够分别产生不相等的多个检测响应值，其中所述确定在每次迭代计算前后关于浓度值的变化量，并当所述变化量小于预定的浓度阈值时，停止执行迭代计算包括：确定针对所述多个检测响应值的在每次迭代计算前后关于浓度值的多个变化量；判断所述多个变化量的求和值是否小于所述浓度阈值；以及当所述多个变化量的求和值小于所述浓度阈值时，停止执行迭代计算。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值，确定所述目标气体组分的浓度包括：根据针对所述多个气敏传感器各自最后一次迭代计算所确定的迭代浓度值，确定所述目标气体组分的所述浓度。 4.根据权利要求2所述的方法，所述气敏传感器阵列中的所述多个气敏传感器针对所述目标气体组分分别被配置有关于检测响应值和组分浓度的多个响应曲线，其特征在于，所述多个所述响应曲线之间互不相关。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值，确定所述目标气体组分的浓度包括：将最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值与标定响应浓度范围进行匹配，其中所述标定响应浓度范围为预先设定的；若在所述标定响应浓度范围内，则将最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值确定为所述目标气体组分的浓度。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述将最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值与标定响应浓度范围进行对比之后，该方法还包括：若最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值不在所述标定响应浓度范围内，则基于所述检测响应值重新选定所述猜测浓度值；以及根据所重新选定的所述猜测浓度值，重新确定所述目标气体组分的浓度。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述检测响应值确定猜测浓度值包括：基于所述检测响应值和针对所述气敏传感器的关于检测响应值与组分浓度的线性响应模型，确定所述猜测浓度值，其中所述线性响应模型中的检测响应值与组分浓度之间线性相关。 8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，按照如下方式执行牛顿迭代计算包括：其中，k是迭代的次数，是针对作为目标气体的第j种气体在第k次迭代计算前后关于浓度值的变化量，是针对第j种气体在第k次迭代计算所输出的迭代浓度值，R1,R2…Rn是n个检测传感器相对目标气体的检测响应值，fij(x)是第i个气敏传感器对第j种气体的关于检测响应值的响应函数，是fij(x)的导数。 9.一种混合气体的组分浓度识别系统，其特征在于，包括：浓度猜测单元，用于获取气敏传感器针对混合气体中的目标气体组分的检测响应值，并基于所述检测响应值确定猜测浓度值；迭代浓度计算单元，用于基于所述猜测浓度值和牛顿迭代算法执行牛顿迭代计算，并针对每次迭代计算依次确定相应的迭代浓度值；迭代停止分析单元，用于确定在每次迭代计算前后关于浓度值的变化量，并当所述变化量小于预定的浓度阈值时，停止执行迭代计算；浓度确定单元，用于根据最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值，确定所述目标气体组分的浓度。 10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述气敏传感器包含于气敏传感器阵列，以及所述气敏传感器阵列中的多个气敏传感器针对同一浓度的所述目标气体组分能够分别产生不等的多个检测响应值，迭代停止分析单元包括：迭代变量确定模块，用于确定针对所述多个检测响应值的在每次迭代计算前后关于浓度值的多个变化量；阈值对比判断模块，用于判断所述多个变化量的求和值是否小于所述浓度阈值；以及迭代停止执行模块，用于当所述多个变化量的求和值小于所述浓度阈值时，停止执行迭代计算。 11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述浓度确定单元用于根据针对所述多个气敏传感器各自最后一次迭代计算所确定的迭代浓度值，确定所述目标气体组分的所述浓度。 12.根据权利要求10所述的系统，所述气敏传感器阵列中的所述多个气敏传感器针对所述目标气体组分分别被配置有关于检测响应值和组分浓度的多个响应曲线，其特征在于，所述多个所述响应曲线之间互不相关。 13.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述浓度确定单元包括：标定范围匹配模块，用于将最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值与标定响应浓度范围进行匹配，其中所述标定响应浓度范围为预先设定的；浓度确定模块，用于若在所述标定响应浓度范围内，则将最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值确定为所述目标气体组分的浓度。 14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：重新猜测单元，用于若最后一次迭代计算所确定的所述迭代浓度值不在所述标定响应浓度范围内，则基于所述检测响应值重新选定所述猜测浓度值；重新执行单元，用于根据所重新选定的所述猜测浓度值，重新确定所述目标气体组分的浓度。 15.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述浓度猜测单元用于基于所述检测响应值和针对所述气敏传感器的关于检测响应值与浓度的线性响应模型，确定所述猜测浓度值，其中所述线性响应模型中的检测响应值与组分浓度之间线性相关。 16.根据权利要求9-15中任一项所述的方法，其特征在于，该系统还包括：牛顿迭代模型，用于按照如下方式执行牛顿迭代计算：其中，k是迭代的次数，是针对作为目标气体的第j种气体在第k次迭代计算前后关于浓度值的变化量，是针对第j种气体在第k次迭代计算所输出的迭代浓度值，R1,R2…Rn是n个检测传感器相对目标气体的检测响应值，fij(x)是第i个气敏传感器对第j种气体的关于检测响应值的响应函数，是fij(x)的导数。
所属类别：	发明专利