本发明专利技术公开了一种气体浓度检测方法及装置、终端设备和存储介质，所述方法包括：采集气体的浓度数据；对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线；获取峰型函数，并根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值；获取目标拟合函数，并根据浓度测量值和目标拟合函数确定气体的实际浓度值。本发明专利技术的方法能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。耗的计算资源少。耗的计算资源少。
【技术实现步骤摘要】
气体浓度检测方法及装置、终端设备和存储介质
[0001]本专利技术涉及气体检测
，尤其涉及一种气体浓度检测方法、一种气体浓度检测装置、一种计算机可读存储介质和一种终端设备。
技术介绍
[0002]在可调谐二极管激光吸收光谱技术中，直接吸收法测量气体浓度采用拟合线性参考基线，然后根据Beer
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Lambert定律将参考信号与吸收信号相除，通过寻找峰值点或者求取吸收积分面积来计算气体浓度，这种方法不需要另外增加参考光路，简化了光路与硬件设计，并且没有干涉和光强起伏带来的影响，因而在工业上得到广泛的应用。但是由于基线拟合需要使用吸收峰前后的无吸收线性区域，受到谱线展宽、激光波长扫描波长和时间受限以及振动、颗粒物等多方面引入噪声的影响，在实际的应用当中采用这两个区域拟合的不确定性非常大，尤其是在低浓度下计算得到的浓度重复性和稳定性差，满足不了复杂和严苛工作环境的应用。
[0003]相关技术中，为了消除外部光路干扰、电路内部噪声以及激光器本身功率变化等对参考基线造成的影响，技术人员引入正弦波长调制、干涉仪获得参考光路，以及提出遗传算法的应用等方法来检测气体浓度。但是这些系统和算法既增加了光路的复杂性，同时又消耗量了大量的计算资源，且不能实时地对气体浓度进行检测，不适用于嵌入式气体检测系统。
技术实现思路
[0004]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种气体浓度检测方法，能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。
[0005]本专利技术的第二个目的在于提出一种气体浓度检测装置。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
[0007]本专利技术的第四个目的在于提出一种终端设备。
[0008]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了一种气体浓度检测方法，包括：采集气体的浓度数据；对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线；获取峰型函数，并根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值；获取目标拟合函数，并根据浓度测量值和目标拟合函数确定气体的实际浓度值。
[0009]根据本专利技术实施例的气体浓度检测方法，首先采集气体的浓度数据，并对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线，然后获取峰型函数，并根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值，再获取目标拟合函数，并根据浓度测量值和目标拟合函数确定气体的实际浓度值。由此，该方法能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。
[0010]另外，根据本专利技术上述实施例的气体浓度检测方法，还可以具有如下的附加技术
特征：
[0011]根据本专利技术的一个实施例，获取峰型函数，包括：获取高斯曲线、洛伦兹曲线和比例因子；根据高斯曲线、洛伦兹曲线和比例因子确定峰型函数。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，获取比例因子，包括：获取常温常压下的气体的第二浓度数据；采用峰型函数对第二浓度数据进行最小二乘拟合处理，以获得比例因子。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，通过下述公式确定峰型函数：
[0014][0015]其中，表示峰型函数，k表示比例因子，表示高斯曲线的半高全宽，表示洛伦兹曲线的半高全宽，i为函数的变量。
[0016]根据本专利技术的一个实施例，根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值，包括：根据峰型函数确定对称零面积变化函数；对第一浓度曲线和对称零面积变化函数进行卷积运算，得到第三浓度曲线；将第三浓度曲线的最大幅值绝对值作为浓度测量值。
[0017]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式获取第三浓度曲线：
[0018][0019]其中，表示第三浓度曲线，表示对称零面积变化函数，表示第一浓度曲线。
[0020]根据本专利技术的一个实施例，通过以下公式确定对称零面积变化函数：
[0021][0022]其中，表示对称零面积变化函数，W=2m+1表示变换函数的窗口宽度，m为常数，且m为正整数，表示峰型函数。
[0023]根据本专利技术的一个实施例，获取目标拟合函数，包括：获取第一浓度曲线在标准气体的实际浓度值和浓度测量值；根据第一浓度曲线和二次项函数进行拟合确定目标拟合函数。
[0024]根据本专利技术的一个实施例，对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线，包括：采用卡尔曼滤波对浓度数据进行预处理。
[0025]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种气体浓度检测装置，包括：采集模块，用于采集气体的浓度数据；处理模块，用于对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线；第一确定模块，用于获取峰型函数，并根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值；第二确定模块，用于获取目标拟合函数，并根据浓度测量值和目标拟合函数确定气体的实际浓度值。
[0026]根据本专利技术实施例的气体浓度检测装置，采集模块采集气体的浓度数据，处理模块对浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线；第一确定模块获取峰型函数，并根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值；第二确定模块获取目标拟合函数，并根据浓度测量值和目标拟合函数确定气体的实际浓度值。由此，该装置能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。
[0027]为达到上述目的，本专利技术第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有气体浓度检测程序，该气体浓度检测程序被处理器执行时实现上述的气体浓度检测方法。
[0028]根据本专利技术实施例的计算机可读存储介质，通过执行上述的气体浓度检测方法，能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。
[0029]为达到上述目的，本专利技术第四方面实施例提出了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的气体浓度检测程序，处理器执行气体浓度检测程序时，实现上述的气体浓度检测方法。
[0030]根据本专利技术实施例的终端设备，通过执行上述的气体浓度检测方法，能够快速实时地计算气体的实际浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。
[0031]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0033]图1为根据本专利技术实施例的气体浓度检测方法的流程图；
[0034]图2为根据本专利技术的一个实施例的嵌入式激光气体检测系统的方框示意图；
[0035]图3为根据本专利技术的一个实施例的不同气体浓度时吸收曲线的示意图；
[0036]图4为根据本专利技术的一个实施例的获取峰型函数的流程图；
[0037]图5为根据本专利技术的一个实施例的根据第一浓度曲线和峰型函数确定浓度测量值的流程图；
[0038]图6为根据本专利技术的一个实施例的不同气体浓度是测量值与拟合值以及误差的示意图；
[0039]图7为根据本专利技术实施例的气体浓度检测装置的方框示意图；
[0040]图8为根据本专利技术实施例的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种气体浓度检测方法，其特征在于，包括：采集所述气体的浓度数据；对所述浓度数据进行预处理，以获得第一浓度曲线；获取峰型函数，并根据所述第一浓度曲线和所述峰型函数确定浓度测量值；获取目标拟合函数，并根据所述浓度测量值和所述目标拟合函数确定所述气体的实际浓度值。2.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于，获取峰型函数，包括：获取高斯曲线、洛伦兹曲线和比例因子；根据所述高斯曲线、所述洛伦兹曲线和所述比例因子确定所述峰型函数。3.根据权利要求2所述的气体浓度检测方法，其特征在于，获取所述比例因子，包括：获取常温常压下的所述气体的第二浓度数据；采用所述峰型函数对所述第二浓度数据进行最小二乘拟合处理，以获得所述比例因子。4.根据权利要求2所述的气体浓度检测方法，其特征在于，通过下述公式确定所述峰型函数：其中，表示所述峰型函数，k表示所述比例因子，表示所述高斯曲线的半高全宽，表示所述洛伦兹曲线的半高全宽，i为函数的变量。5.根据权利要求1所述的气体浓度检测方法，其特征在于，根据所述第一浓度曲线和所述峰型函数确定浓度测量值，包括：根据所述峰型函数确定对称零面积变化函数；对所述第一浓度曲线和所述对称零面积变化函数进行卷积运算，得到第三浓度曲线；将所述第三浓度曲线的最大幅值绝对值作为所述浓度测量值。6.根据权利要求5所述的气体浓度检测方法，其特征在于，通过以下公式获取所述第三浓度曲线：其中，表示所述第三浓度曲线，表示所述对称零面积变化函数，表示所述第一浓度曲线。7.根据权利要求5...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏国锋，程跃，巢佰崇，杨广，范观兵，殷松峰，
申请(专利权)人：清华大学合肥公共安全研究院，
类型：发明
国别省市：
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