一种气体浓度检测方法、装置、存储介质及电子设备与流程

本申请属于气体检测，具体涉及一种气体浓度检测方法、装置、存储介质及电子设备。

背景技术：

1、通常，在测量气体浓度时，需要选定待测气体的某一条吸收线，激光器发射的激光被调制信号调制，使得激光器的输出波长固定在待测气体的选定吸收线附近扫描发射，当激光光束通过待测气体后，探测器会在时域上产生输出信号波形，对该波形进行数字采集，即得到光谱信号数据。

2、对光谱信号数据进行处理，一般会使用峰值幅度、曲线下的面积和均方根等数据，并根据朗伯-比尔(lambert-beer)定律计算气体浓度。根据朗伯-比尔定律，设激光在无气体吸收时的强度为，穿过气体的光程为l，穿过气体后被吸收后的强度为，激光强度会因分子吸收而有所衰减，其强度变化可表示为：

3、                            (1)

4、式中，为气体特征谱线的线强度，是温度的单值函数，可以通过查询数据库获得；p为气体介质的总压；ｌ为激光在气体中传播的距离；a为气体的体积浓度；为线型函数，表示吸收谱线的具体形状，与t、p以及气体中的各组分含量有关，v为吸收谱线的波数。

5、当气体各组分间的干扰较小时，式(１)可以转化为：

6、                                      (2)

7、常用技术根据式（2）计算出射光与入射光比值的自然对数在整个波数范围内的积分，其中，为光谱吸收率。只要得到光谱吸收率在波数范围内的积分值，并且通过测量得到实验中气体池的压力、温度和光程长等参数，即可通过式（2）获得气体的浓度。

8、式（2）中，无气体吸收时的强度一般通过去峰拟合法获得，通常需要对传感器进行标定，提前获取吸收峰（如图2所示，图2中间凹陷部分即为吸收峰）的中心位置和宽度，从原始光谱信号中剔除被吸收的数据，然后选择吸收峰左右两段数据进行高次曲线拟合，将拟合的结果作为无吸收的光强度。

9、图3中细实线即为图2中拟合得到的无吸收光强信号。然后根据式（2）进行计算，即可得到气体浓度。

10、现有技术方案中，首先要指定吸收峰的中心位置以及吸收峰的宽度，这些数据需要提前对气体传感器进行标定获得。

11、根据式（2），计算浓度首先需要计算，包含一次除法和一次对数运算，这对气体传感器的要求比较高，计算的速度也比较慢，难以用于需要高速检测的场合，例如高速行驶的车辆或者无人机上，从而导致检测的区间阔度太大，容易漏检。

12、针对以上问题，有必要提出一种新的气体浓度检测方法，以提升传感器的检测频率。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本申请的目的在于提供一种气体浓度检测方法，该方法能够提高气体传感器对于待测气体浓度的检测频率。

2、为实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

3、一种气体浓度检测方法，所述方法包括以下步骤：

4、s100：获取激光经待测气体反射后的原始光谱；

5、s200：获取所述原始光谱中吸收峰的强度it和无吸收峰的强度i0；

6、s300：计算所述无吸收峰与吸收峰的强度差i0-it的平均值h0；

7、s400：计算吸收峰的强度平均值h1；

8、s500：将h0以及h1输入构建好的气体浓度检测模型，以对待测气体浓度进行检测。

9、优选的，步骤s300中，所述无吸收峰与吸收峰的强度差i0-it的平均值h0如下式所示：

10、

11、其中，it表示原始光谱中吸收峰的强度；i0表示原始光谱中无吸收峰的强度，w表示吸收峰的最大宽度，p表示吸收峰的中心波数。

12、优选的，步骤s400包括以下步骤：

13、s401：计算吸收峰与无吸收峰的临界点a和临界点b的一定区间内的强度平均值ia和ib；

14、s402：基于ia和ib计算吸收峰的强度平均值h1。

15、本申请还提供一种气体浓度检测装置，所述装置包括：

16、第一获取模块，用于获取激光经待测气体反射后的原始光谱；

17、第二获取模块，用于获取所述原始光谱中吸收峰的强度it和无吸收峰的强度i0；

18、第一计算模块，用于计算所述无吸收峰与吸收峰的强度差i0-it的平均值h0；

19、第二计算模块，用于计算吸收峰的强度平均值h1；

20、检测模块，用于将h0以及h1输入构建好的气体浓度检测模型，以对待测气体浓度进行检测。

21、本申请还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如前任一所述的方法。

22、本申请还提供一种电子设备，包括：

23、存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，

24、所述处理器执行所述程序时实现如前任一所述的方法。

25、与现有技术相比，本申请带来的有益效果为：本申请简化了计算流程，首先，不需要对谱线的吸收方程进行拟合，且由于不需要考虑压力和温度的影响，能够减少大量的运算量；其次，不需要进行耗时的对数运算，只需要进行加减法和乘除法的运算，因此能够极大提升数据处理速度，从而提高气体传感器的气体浓度检测频率，进而使得气体传感器可以用在需要高速检测的场合。

技术特征：

1.一种气体浓度检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s300中，所述无吸收峰与吸收峰的强度差i0-it的平均值h0如下式所示：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s400包括以下步骤：

4.一种气体浓度检测装置，其特征在于，所述装置包括：

5.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至3任一所述的方法。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请揭示了一种气体浓度检测方法、装置、存储介质及电子设备，所述方法包括：S100：获取激光经待测气体反射后的原始光谱；S200：分别获取所述原始光谱中吸收峰的强度I<subgt;t</subgt;和无吸收峰的强度I<subgt;0</subgt;；S300：计算所述无吸收峰与吸收峰的强度差的平均值H<subgt;0</subgt;；S400：计算吸收峰的强度平均值H<subgt;1</subgt;；S500：将H<subgt;0</subgt;以及H<subgt;1</subgt;输入构建好的气体浓度检测模型，以对待测气体浓度进行检测。本申请能够提高气体传感器对于待测气体浓度的检测频率。

技术研发人员：马云峰,梅华龙,张琪,郭维成,刘云川
受保护的技术使用者：北京宝隆泓瑞科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/31