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原文传递一种化学气体浓度监测方法和系统

专利名称：	一种化学气体浓度监测方法和系统
摘要：	本发明涉及一种化学气体浓度监测方法和系统，涉及气体检测技术领域。其中，该方法包括：基于激光吸收光谱检测设备采集监测区域内待测化学气体的吸收光谱信息；基于红外多波段成像设备采集监测区域内待测化学气体的红外图像信息；根据所述吸收光谱信息和红外图像信息确定待测化学气体的种类和浓度。通过以上步骤，能够提高化学气体浓度监测的准确性以及化学气体浓度监测的全面性，进而解决现有技术中存在的化学气体浓度监测不准确、预警不及时等问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京环境特性研究所
发明人：	徐文斌;李军伟;逯祎
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-19T00:00:00+0800
申请号：	CN201910790476.2
公开号：	CN110470615A
代理机构：	北京格允知识产权代理有限公司
代理人：	周娇娇
分类号：	G01N21/27(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	100854 北京市海淀区永定路50号
主权项：	1.一种化学气体浓度监测方法，其特征在于，所述方法包括：基于激光吸收光谱检测设备采集监测区域内待测化学气体的吸收光谱信息；基于红外多波段成像设备采集监测区域内待测化学气体的红外图像信息；根据所述吸收光谱信息和红外图像信息确定待测化学气体的种类和浓度。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光吸收光谱检测设备包括：可调谐激光发射模块、回波信号探测模块、锁相放大器；所述基于激光吸收光谱检测设备采集监测区域内待测化学气体的吸收光谱信息的步骤包括：通过可调谐激光发射模块产生波长可调制的激光，并将所述激光照射至监测区域的待测化学气体上；通过回波信号探测模块对所述待测化学气体吸收所述激光后所产生的回波信号进行探测；通过锁相放大器对探测到的所述回波信号进行二次谐波检测，以得到一次谐波信号和二次谐波信号。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述红外多波段成像设备包括依次设置的红外光学镜头、滤光片轮、红外焦平面探测器；其中，所述滤光片轮包括多个不同波段的滤光片，且能够在电机的驱动下转动，以通过不同波段的滤光片对红外辐射信号进行过滤；所述基于红外多波段成像设备采集监测区域内待测化学气体的红外图像信息的步骤包括：通过红外光学镜头对监测区域内待测化学气体产生的红外辐射信号进行收集；通过滤光片轮对收集的红外辐射信号进行过滤；通过红外焦平面探测器对过滤后的红外辐射信号进行成像，以得到多波段的红外图像信息。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述吸收光谱信息和红外图像信息确定待测化学气体的种类和浓度的步骤包括：根据探测到的回波信号中的吸收峰确定待测化学气体的种类的第一估计值，根据二次谐波信号与一次谐波信号的比值确定待测化学气体的浓度的第一估计值；以及，对所述多个波段的红外图像信息进行谱段差分处理以得到多个窄波段辐射信息，基于所述多个窄波段辐射信息进行光谱重建，并根据重建得到的气体测量光谱确定待测化学气体的类别的第二估计值、以及待测化学气体浓度的第二估计值。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在同一类别的待测气体的浓度的第一估计值或者第二估计值大于对应阈值的情况下，进行预警提示。 6.一种化学气体浓度监测系统，其特征在于，所述系统包括：第一采集模块，用于基于激光吸收光谱检测设备采集监测区域内待测化学气体的吸收光谱信息；第二采集模块，用于基于红外多波段成像设备采集监测区域内待测化学气体的红外图像信息；确定模块，用于根据所述吸收光谱信息和红外图像信息确定待测化学气体的种类和浓度。 7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述激光吸收光谱检测设备包括：可调谐激光发射模块、回波信号探测模块、锁相放大器；所述第一采集模块基于激光吸收光谱检测设备采集监测区域内待测化学气体的吸收光谱信息包括：通过可调谐激光发射模块产生波长可调制的激光，并将所述激光照射至监测区域的待测化学气体上；通过回波信号探测模块对所述待测化学气体吸收所述激光后所产生的回波信号进行探测；通过锁相放大器对探测到的所述回波信号进行二次谐波检测，以得到一次谐波信号和二次谐波信号。 8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述红外多波段成像设备包括依次设置的红外光学镜头、滤光片轮、红外焦平面探测器；其中，所述滤光片轮包括多个不同波段的滤光片，且能够在电机的驱动下转动，以通过不同波段的滤光片对红外辐射信号进行过滤；所述第二采集模块基于红外多波段成像设备采集监测区域内待测化学气体的红外图像信息包括：通过红外光学镜头对监测区域内待测化学气体产生的红外辐射信号进行收集；通过滤光片轮对收集的红外辐射信号进行过滤；通过红外焦平面探测器对过滤后的红外辐射信号进行成像，以得到多波段的红外图像信息。 9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述确定模块根据所述吸收光谱信息和红外图像信息确定待测化学气体的种类和浓度包括：所述确定模块根据探测到的回波信号中的吸收峰确定待测化学气体的种类的第一估计值，所述确定模块根据二次谐波信号与一次谐波信号的比值确定待测化学气体的浓度的第一估计值；以及，所述确定模块对所述多个波段的红外图像信息进行谱段差分处理以得到多个窄波段辐射信息，所述确定模块基于所述多个窄波段辐射信息进行光谱重建，并根据重建得到的气体测量光谱确定待测化学气体的类别的第二估计值、以及待测化学气体浓度的第二估计值。 10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：预警模块，用于在同一类别的待测气体的浓度的第一估计值或者第二估计值大于对应阈值的情况下，进行预警提示。
所属类别：	发明专利