【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于气体传感器监测，具体涉及一种恒温条件下基于最小二乘法联用小波变换的红外co气体传感器环境压力补偿系统及方法。
技术介绍
1、红外co气体传感器的检测精度，在恒温条件下通常与压力有关，由于压力不稳定导致传感器精度降低；当红外光线通过气体后，入射光比出射光的强度变弱，通过测得能量的差来检测气体的浓度。现在一般采用的压力补偿方法为采用数学模型对收集到的气体浓度进行相应的代数运算，从而输出相对应的气体浓度。当大气压力发生变化时，单位体积内的气体被压缩，即气体的分子间距发生变化，使得红外线被吸收的能量增多，但气体的浓度没有变化。因此测出的浓度和真值相比，有较大的偏差；当同一地点的压力经常有较大范围变化或传感器的校正地点与使用地点的压力有较大变化时，红外气体分析仪器需要进行压力校正，现有的压力补偿方法不能准确分析待测气体组分和浓度。
技术实现思路
1、本专利技术就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种恒温条件下基于最小二乘法联用小波变换的红外co气体传感器环境压力补偿系统及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
3、一种气体传感器环境压力补偿系统，包括压力补偿密封箱，所述压力补偿密封箱内设置有plc控制器、压力测量装置、温度测量装置、co气体传感器，plc控制器分别与压力测量装置、温度测量装置、co气体传感器连接；所述plc控制器还连接有最小二乘法联用小波神经网络模块，压力补偿密封箱通过管路连接有压力抽吸盒；所述压力补偿密封箱内的c
4、进一步地，所述压力补偿密封箱内还设置有恒温电阻丝，恒温电阻丝与plc控制器连接，恒温电阻丝用于保证压力补偿密封箱内的实验温度恒定。
5、进一步地，所述压力补偿密封箱包括保温箱体、箱盖，箱盖密封连接于保温箱体上，保温箱体的侧壁上设置有观察窗，保温箱体的周围还安装有数字压力表、数字温度表，数字压力表、数字温度表分别对应与压力补偿箱内的压力测量装置、温度测量装置连接。
6、进一步地，所述压力补偿密封箱内的实验温度恒定为45℃。
7、进一步地，所述高精度配气仪采用的型号为tzx-5000a型。
8、一种气体传感器环境压力补偿方法，采用上述的气体传感器环境压力补偿系统实现，包括如下步骤：
9、步骤1，检查所述气体传感器环境压力补偿系统的状态，尤其检查所述气体传感器环境压力补偿系统的压力补偿密封箱、压力补偿密封箱与压力抽吸盒之间以及压力补偿密封箱与高精度配气仪之间的气密性；
10、步骤2，测试前对待测co气体传感器进行标定；
11、步骤3，将压力补偿密封箱加热至恒定45℃，常压条件下对co气体传感器的精度和稳定性进行测试；
12、步骤4，使用压力抽吸盒，将压力补偿密封箱内压力调整至预设工况压力，得到不同环境压力下co气体传感器测定的气体浓度值；
13、步骤5，通过所述最小二乘法联用小波神经网络模块构建基于最小二乘法联用小波变换的压力补偿算法，对步骤4得到的co气体传感器测定的气体浓度值进行修正。
14、进一步地，所述步骤2包括以下具体步骤：
15、步骤201，配比标气：采用99.999％n2作为背景气体，使用高精度配气仪配比不同浓度的待测气体；
16、步骤202，仪器标0：通入浓度99.999％n2，标0之前待测co气体传感器浓度在0上下漂移；标0后，浓度数据归0；
17、步骤203，仪器标量程：标量程时为确保待测气体精确性，选用浓度为待测co气体传感器满量程80％的待测气体，控制气体流速500ml/min，通气时间为5min，等待测co气体传感器输出示数稳定以后，点击标量程。
18、进一步地，所述步骤3包括以下具体步骤：
19、步骤301，将压力补偿密封箱加热至45℃；
20、步骤302，co气体传感器分别通入不同浓度的co气体进行多组测试，每组测试需要0.6s完成，且每组测试完毕后使用浓度99.999％n2吹扫，排出待测co气体传感器内部残余的杂质气体，确保实验数据的准确性；
21、步骤303，记录co气体传感器温度补偿前的co气体浓度测量值，然后再分别计算补偿前测试绝对误差wi和误差率δw；
22、绝对误差和误差率计算公式如下：
23、wi＝xi-ci (1)
24、δw＝|xi-ci|/ci×100％ (2)
25、其中，wi为绝对误差，xi为配比气体浓度，ci为co气体传感器测量浓度值，δw为误差率。
26、进一步地，所述步骤4包括以下具体步骤：
27、步骤401，将压力补偿密封箱维持在45℃，在85kpa-120kpa下利用压力抽吸盒将压力补偿密封箱控制在不同的环境气压条件，每隔5kpa开展一组测试，确保实验结果的稳定性，每组实验测试时向待测co气体传感器通入不同浓度的待测气体，待测试数据稳定后，记录测试结果，所述测试结果包括co气体浓度测试值、co气体浓度真实值；
28、步骤402，分别对步骤401得到的co浓度测试值，co浓度真实值求解多次测试平均值为最终测试结果；绘制不同压力不同浓度的co气体测试浓度随环境压力变化曲线。
29、进一步地，所述步骤5包括以下具体步骤：
30、步骤501，输入数据包括样本数量、压力、待测气体浓度值；
31、步骤502，设置最小二乘优化算法；
32、步骤503，建立环境压力引起的测量误差模型，计算最小二乘模型参量；
33、步骤504，计算由同一浓度气体在不同压力下引起的误差进行直线拟合；计算不同浓度的气体直线斜率进行直线拟合；
34、步骤505，求出拟合直线斜率及其参数；
35、步骤506，确定最小二乘法优化拟合模型；
36、步骤507，由拟合程度、rmse判断最小二乘法是否迭代完成；若完成，则结束最小二乘算法；未完成，则回到步骤503；rmse指均方根误差；
37、步骤508，将最小二乘法拟合误差数据，带回原始数据，降低误差；
38、x＝xi+δv (3)
39、其中，x为补偿后气体浓度值，xi为co传感器测试值，δv为传感器测试值对应最小二乘法计算误差值；
40、步骤509，选择小波类型；划定小波分解层数；设定最大迭代次数；进行小波分解；
41、步骤510，记录小波分解后得到的细节系数c和尺度系数i；
42、步骤511，设置阈值策略；
43、步骤512，判断y是否满足阈值要求；若是，进行下一步；不是重新进行小波分解；
44、步骤513，判断y是否到达最大迭代次数或rmse最小；若是，进行下一步；否则重新进行小波分解；
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1.一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：包括压力补偿密封箱，所述压力补偿密封箱内设置有PLC控制器、压力测量装置、温度测量装置、CO气体传感器，PLC控制器分别与压力测量装置、温度测量装置、CO气体传感器连接；所述PLC控制器还连接有最小二乘法联用小波神经网络模块，压力补偿密封箱通过管路连接有压力抽吸盒；所述压力补偿密封箱内的CO气体传感器通过管路连接有高精度配气仪，高精度配气仪通过管路分别连接有CO气瓶、N2气瓶。
2.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：所述压力补偿密封箱内还设置有恒温电阻丝，恒温电阻丝与PLC控制器连接，恒温电阻丝用于保证压力补偿密封箱内的实验温度恒定。
3.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：所述压力补偿密封箱包括保温箱体、箱盖，箱盖密封连接于保温箱体上，保温箱体的侧壁上设置有观察窗，保温箱体的周围还安装有数字压力表、数字温度表，数字压力表、数字温度表分别对应与压力补偿箱内的压力测量装置、温度测量装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿
5.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：所述高精度配气仪采用的型号为TZX-5000A型。
6.一种气体传感器环境压力补偿方法，采用权利要求1至5中任一项所述的气体传感器环境压力补偿系统实现，其特征在于：包括如下步骤，步骤1，检查所述气体传感器环境压力补偿系统的状态，尤其检查所述气体传感器环境压力补偿系统的压力补偿密封箱、压力补偿密封箱与压力抽吸盒之间以及压力补偿密封箱与高精度配气仪之间的气密性；
7.根据权利要求6所述的一种气体传感器环境压力补偿方法，其特征在于：所述步骤2包括以下具体步骤：
8.根据权利要求6所述的一种气体传感器环境压力补偿方法，其特征在于：所述步骤3包括以下具体步骤：
9.根据权利要求6所述的一种气体传感器环境压力补偿方法，其特征在于：所述步骤4包括以下具体步骤：
10.根据权利要求6所述的一种气体传感器环境压力补偿方法，其特征在于：所述步骤5包括以下具体步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：包括压力补偿密封箱，所述压力补偿密封箱内设置有plc控制器、压力测量装置、温度测量装置、co气体传感器，plc控制器分别与压力测量装置、温度测量装置、co气体传感器连接；所述plc控制器还连接有最小二乘法联用小波神经网络模块，压力补偿密封箱通过管路连接有压力抽吸盒；所述压力补偿密封箱内的co气体传感器通过管路连接有高精度配气仪，高精度配气仪通过管路分别连接有co气瓶、n2气瓶。
2.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：所述压力补偿密封箱内还设置有恒温电阻丝，恒温电阻丝与plc控制器连接，恒温电阻丝用于保证压力补偿密封箱内的实验温度恒定。
3.根据权利要求1所述的一种气体传感器环境压力补偿系统，其特征在于：所述压力补偿密封箱包括保温箱体、箱盖，箱盖密封连接于保温箱体上，保温箱体的侧壁上设置有观察窗，保温箱体的周围还安装有数字压力表、数字温度表，数字压力表、数字温度表分别对应与压力补偿箱内的压力测量装置、温度测量装置连接。
4.根据权利要求1所述的一种气体...
【专利技术属性】
技术研发人员：田富超，张海龙，贾东旭，苏嘉豪，张昌建，刘香兰，邹永洺，张诗若，苏伟伟，王金成，李杰，李润芝，
申请(专利权)人：中煤科工集团沈阳研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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