【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测，尤其涉及一种tdlas检测非稳态氧气误差校正方法及装置。
技术介绍
1、在目前现有的氧气检测设备中，通常都要求样品气体的流量在1l/min以下且在一个较小的范围内变化，即样品气体处于一个稳定的状态。当样品气体处于一个非稳定状态，即样品气体的氧气浓度和流量在一个较大范围内实时变化时，当前的一些检测方法如氧化锆法、原电池法、离子流法、顺磁法、光声光谱法和超声波法等，在原理、响应速度和环境要求等方面无法应用于非稳态检测场景。可调谐半导体激光吸谱技术(tdlas)利用激光器的注入电流改变激光的光强和波长，通过气体分子与光谱之间的相互作用，特定气体分子在红外光谱区对特定谱线的吸收，从而形成特征吸收谱信息，实现对气体浓度的快速在线检测。其具有高选择性、快速响应和无需取样等优点，能够提供准确的氧气浓度测量结果。然而，由于当前场景需将样品气体通入吸收池进行检测，其所得的结果是气体吸收池内样品气体的平均浓度，而待测气体的浓度和流量是同时变化的，这会导致氧气浓度的检测结果与真实值之间误差增大。同时，样品气体的流量会随塔内压力变化而变化，吸收池内的流场则会随样品气体流量的变化而变化，流量越大，气体吸收池内的流场越不稳定，形成湍流，湍流对激光传输会产生影响，会导致气体分子团折射率变化，所引起的闪烁效应会使光束发生强度波动、相位波动、光束扩展、光束飘移和成像点抖动等现象，从而导致探测器接收到的激光信号强度和方向发生变化，严重影响测量精度。近年来针对tdlas检测误差方面的研究主要集中在浓度拟合时相关算法的改进，以及去除系统噪声的相关研
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种tdlas检测非稳态氧气误差校正方法及装置，有利于实现实时精准的测量样品气体在非稳态条件下的氧气浓度，提高检测效率和精度。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例第一方面公开了一种tdlas检测非稳态氧气误差校正装置，包括：实时氧气浓度初级测量系统和控制器；
3、所述实时氧气浓度初级测量系统的输入端接收样品气体；所述实时氧气浓度初级测量系统用于对接收的的样品气体进行初级测量，生成初级氧气测量数据信息；所述初级氧气测量数据信息包括气体流量值、起始浓度值和初级浓度测量值；
4、所述实时氧气浓度初级测量系统的输出端连接所述控制器；所述控制器用于对接收的所述初级氧气测量数据信息进行误差校正处理，得到目标氧气浓度值；
5、所述实时氧气浓度初级测量系统包括流量计和浓度测量模块；所述流量计用于获取样品气体的气体流量值，所述气体流量值表征样品气体流入所述实时氧气浓度初级测量系统的气体流量；
6、所述浓度测量模块用于对接收的样品气体浓度进行测量，得到起始浓度值和初级浓度测量值；所述起始浓度值表征所述实时氧气浓度初级测量系统内样品气体流入前的氧气起始浓度；所述初级浓度测量值表征由所述浓度测量模块对流入的非稳态样品气体中的氧气进行测量得到的氧气浓度；
7、所述控制器包括信号双波长参考测量处理模块、svr氧气浓度校正模型和二次氧气浓度校正模型；所述双波长参考测量处理模块用于对所述初级浓度测量值进行修正，得到修正后浓度测量值；所述svr氧气浓度校正模型和二次氧气浓度校正模型用于对所述修正后浓度测量值进行校正处理，得到目标氧气浓度值；所述目标氧气浓度值表征经本装置校正后得到的样品气体的氧气浓度。
8、本专利技术实施例第二方面公开了一种tdlas检测非稳态氧气误差校正方法，应用于本专利技术实施例第一方面公开的tdlas检测非稳态氧气误差校正装置，所述方法包括：
9、s1、利用所述实时氧气浓度初级测量系统获取初级氧气测量数据信息；所述初级氧气测量数据信息包括起始浓度值、气体流量值和初级浓度测量值；
10、s2、利用所述双波长参考测量处理模块对所述起始浓度值和初级浓度测量值进行修正，得到修正后氧气测量数据信息；所述修正后氧气测量数据信息包括修正后起始浓度值和修正后浓度测量值；
11、s3、基于所述修正后起始浓度值和所述气体流量值，利用所述svr氧气浓度校正模型对所述修正后浓度测量值进行校正处理，得到第一氧气浓度值；
12、s4、利用所述二次氧气浓度校正模型对所述第一氧气浓度值进行校正处理，得到目标氧气浓度值。
13、作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述双波长参考测量处理模块是基于以下步骤进行的：
14、在所述实时氧气浓度初级测量系统中，通过锁相放大器分别对两个不同波长的激光器进行调制，使激光器输出不调制频率的光，并通过光纤合束器合成一束光，通过充满待测气体的气体吸收池后由探测器接收光信号并转换成电信号，经锁相放大器解调后将信号传输至控制器中的双波长参考测量处理模块；
15、所述双波长参考测量处理模块通过对采集到的参考光的一次谐波信号进行处理，得到干扰信号；
16、利用所述干扰信号对采集到的信号光进行修正，得到修正后的信号光的归一化二次谐波信号，所述修正后的信号光的归一化二次谐波信号包括修正后起始浓度值和修正后浓度测量值。
17、作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述svr氧气浓度校正模型为：
18、y＝f(cs，cm，q)
19、式中，y表示第一氧气浓度值，f表示svr氧气浓度校正模型，cs表示修正后起始浓度值，cm表示修正后初级浓度测量值，q表示气体流量值。
20、作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述svr氧气浓度校正模型是基于以下步骤得到的：
21、根据预设的标准氧气浓度样本信息，生成训练样本集；
22、利用所述训练样本集对初始svr氧气浓度校正模型进行训练，得到所述svr氧气浓度校正模型。
23、作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，所述根据预设的标准氧气浓度样本信息，生成训练样本集，包括：
24、获取标准氧气浓度样本信息；所述标准氧气浓度样本信息包括x个流量值；每个所述流量值包括y个氧气初始浓度值；每个所述氧气初始浓度值若干个氧气进气浓度值；
25、利用仿真软件，对所述标准氧气浓度样本信息进行浓度模拟处理，得到测量浓度信息；所述测量浓度信息包括与所述标准氧气浓度样本信息中每个样本一一对应的测量浓度值；
26、对所述标准氧气浓度样本信息和测量浓度信息进行整合处理，得到训练样本集；所述训练样本集中每个训练样本包括氧气初始浓度值、流量值、进气浓度值和测量浓度值。
27、作为一种可选的实施方式，在本专利技术实施例第二方面中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种TDLAS检测非稳态氧气误差校正装置，其特征在于，所述装置包括：实时氧气浓度初级测量系统和控制器；
2.一种TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正装置，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述双波长参考测量处理模块是基于以下步骤进行的：
4.根据权利要求2所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述SVR氧气浓度校正模型为：
5.根据权利要求4所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述SVR氧气浓度校正模型是基于以下步骤得到的：
6.根据权利要求5所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述根据预设的标准氧气浓度样本信息，生成训练样本集，包括：
7.根据权利要求6所述的TDLAS检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，利用所述训练样本集对初始SVR氧气浓度校正模型进行训练，得到SVR氧气浓度校正模型，包括：
8.根据权利
...【技术特征摘要】
1.一种tdlas检测非稳态氧气误差校正装置，其特征在于，所述装置包括：实时氧气浓度初级测量系统和控制器；
2.一种tdlas检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，应用于如权利要求1所述的tdlas检测非稳态氧气误差校正装置，所述方法包括：
3.根据权利要求2所述的tdlas检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述双波长参考测量处理模块是基于以下步骤进行的：
4.根据权利要求2所述的tdlas检测非稳态氧气误差校正方法，其特征在于，所述svr氧气浓度校正模型为：
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：马军，张彦军，宋振兴，孙鸿运，李玥，张莹莹，温博伦，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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