【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光谱分析仪，具体涉及一种光谱波长滑动校正系统和方法，属于环境检测。
技术介绍
1、光谱分析仪是一种通过检测光谱曲线对应波长位置和强度来识别气体类型和浓度的装置，主要用于监测待测气体的浓度，其原理是利用待测气体光谱曲线的吸收截面来鉴别气体，并根据吸收强度反演出气体的浓度。但是光谱分析仪在运行一段时间后经常会出现波长漂移的现象，因此需要定时对光谱分析仪进行校正以保证测量精度。目前对光谱分析仪校正的方法多是通过对比出厂时所测量的参考背景光谱曲线与定时测得的待校正背景光谱曲线，从而确定当前系统的漂移量，但是这种方法对于氘灯作为光源的光谱分析仪来说却无法适用，由于氘灯形成的背景气体光谱在常用待测气体的吸收波段几乎是一段光滑单调曲线，无明显的波峰波谷，因此无法精确比对参考背景光谱与定时测得的待校正背景光谱之间的漂移量，从而无法精确实现光谱分析仪的校正。
技术实现思路
1、为克服现有技术的不足，本专利技术提供一种光谱波长滑动校正系统和方法，可以对氘灯作为光源的光谱分析仪进行光谱波长滑动校正，提高光谱分析仪测量精度。
2、一种光谱波长滑动校正系统，包括氘灯、测量池和光谱分析仪，光谱分析仪内设置有存储模块、计算模块和校正模块，氘灯发出的光源信号穿过测量池后被光谱分析仪内探测器接收，还包括设置在氘灯与光谱分析仪探测器之间光路任一位置的no标气罐，存储模块配置为存储光谱数据，计算模块配置为计算光谱分析仪波长偏移量，校正模块配置为根据波长偏移量对光谱分析仪进行校正；所述no标
3、进一步的，no标气罐的两端的透明材质为高纯度石英；光谱分析仪内还设置有定时模块，所述定时模块配置为定时采集待校正光谱数据并发送至储存模块。
4、一种光谱波长滑动校正方法，包括以下步骤：
5、s1，在光谱分析仪出厂或者第一次使用时向测量池通入背景气，采集带有no标气特征的氘灯光谱，作为参考背景光谱存入光谱分析仪；
6、s2，定时向测量池通入背景气，采集带有no标气特征的氘灯光谱，作为待校正背景光谱；
7、s3，对待校正背景光谱和参考背景光谱进行归一化和自差分处理，得到预处理后的待校正背景光谱和参考背景光谱；
8、s4，以1个像素点为单位确定待校正背景光谱粗漂移量，并根据粗漂移量平移待校正背景光谱得到粗校正后的待校正背景光谱；
9、s5，对粗校正后待校正背景光谱进行内插得到内插后待校正背景光谱，并对内插后待校正背景光谱进行归一化和自差分处理，得到内插预处理后的待校正背景光谱。
10、s6，以1个内插点为单位计算内插后待校正背景光谱与参考背景光谱之间的精漂移量，并根据精漂移量平移粗校正后的待校正背景光谱得到精校正后的背景光谱。
11、进一步的，步骤s6中所述的精漂移量为整数精漂移量和小数精漂移量之和。
12、进一步的，步骤s4中，通过相关系数法或最小二乘法确定待校正背景光谱与参考背景光谱之间的波长粗漂移量，精度为1个像素点。
13、进一步的，通过相关系数法计算待校正背景光谱曲线与参考背景光谱之间的波长粗漂移量，步骤如下：
14、s411，以1个像素点为单位确定最大粗漂移量s，在待测气体吸收波段所有像素点的区间两端各延伸s个像素点后，得到波长粗滑动窗；
15、s412，从波长粗滑动窗的最左端像素点开始至波长粗滑动窗的最右端像素点结束，依像素点对预处理后的待校正背景光谱截取与待测气体吸收波段长度相同的光谱，直到得到2s+1幅待校正背景光谱；
16、s413，选出待校正背景光谱中与预处理后的参考背景光谱之间相关系数最大的一副光谱，此光谱的漂移量即为待校正背景光谱粗漂移量。
17、进一步的，通过最小二乘法计算待校正背景光谱曲线与参考背景光谱之间的波长粗漂移量，步骤如下：
18、s411，以1个像素点为单位确定最大粗漂移量s，在待测气体吸收波段所有像素点的区间两端各延伸s个像素点后，得到波长粗滑动窗；
19、s412，从波长粗滑动窗的最左端像素点开始至波长粗滑动窗的最右端像素点结束，依像素点对预处理后的待校正背景光谱截取与待测气体吸收波段长度相同的光谱，直到得到2s+1幅待校正背景光谱；
20、s413，选出待校正背景光谱中与预处理后的参考背景光谱之间残差值最小的一副光谱，此光谱的漂移量即为待校正背景光谱粗漂移量。
21、进一步的，s5中，对粗校正后待校正背景光谱的所有像素点进行内插并进行归一化和自差分处理，得到内插预处理后的待校正背景光谱，包括以下步骤：
22、s51，最大精漂移量为1个像素点，为插值边界误差留出冗余u个像素点，在待测气体吸收波段所有像素点的区间两端各延伸u+1个像素点后，得到波长精滑动窗；
23、s52，对波长精滑动窗内粗校正后背景光谱的所有像素点进行内插，得到内插后的待校正背景光谱；
24、s53，对内插后待校正背景光谱进行归一化和自差分处理，得到内插并预处理后的待校正背景光谱；
25、s54，从波长精滑动窗的最左端像素点开始至波长精滑动窗的最右端像素点结束，对内插并预处理后的待校正背景光谱每隔r个像素点依次抽取1个内插点，得到2t+1幅新的待校正背景光谱。
26、进一步的，采用相关系数法或最小二乘法计算内插后新的待校正背景光谱与参考背景光谱之间的整数精漂移量，精度为1个内插点。
27、进一步的，采用多项式拟合法计算内插后新的待校正背景光谱与参考背景光谱之间的小数精漂移量，精度为0.0001个内插点，包括如下步骤：
28、取原点及原点左右的对称点作为x值；
29、取内插后新的待校正背景光谱曲线与预处理后的参考背景光谱之间最大相关系数及与最大相关系数左右邻近的相关系数作为y值，或取内插后新的待校正背景光谱曲线与预处理后的参考背景光谱之间最小残差及与其左右邻近的残差作为y值；
30、对x和y进行多项式拟合，多项式拟合曲线的极值点横坐标值即作为小数精漂移量。
31、本专利技术所提供的方法和系统，通过在光路中加入no标气罐使背景气体可以产生三个凹口，从而更便于光谱分析仪漂移后校正，提高校正精度；no的吸收凹口清晰、容易分辨，且no性质稳定，作为标气罐可以长期使用；校正计算过程中，通过预先对光谱进行归一化和自差分处理来降低待校正背景光谱纵向幅度拉伸对计算横向波长漂移的影响，提高计算准确度；在计算漂移量时通过依次计算粗漂移量、整数精漂移量和小数精漂移量，既简化了计算步骤，又保证了计算精度；在像素点区间两端为内插误差留出冗余，即只使用在内插精度足够高的像素点区间上的光谱来计算相关系数或残差，有效提高校正准确度；本专利技术有效解决了氘灯作为光源的光谱分析仪在波长漂移时无法准确计算待校正背景光谱下相较于参考背景光谱波长漂移的问题，提高了波长漂移的校正本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光谱波长滑动校正系统，包括氘灯、测量池和光谱分析仪，光谱分析仪内设置有存储模块、计算模块和校正模块，氘灯发出的光源信号穿过测量池后被光谱分析仪内探测器接收，其特征在于，还包括设置在氘灯与光谱分析仪探测器之间光路任一位置的NO标气罐，存储模块配置为存储光谱数据，计算模块配置为计算光谱分析仪波长偏移量，校正模块配置为根据波长偏移量对光谱分析仪进行校正；所述NO标气罐内密封有NO气体，且NO标气罐的两端为透明材质以使光线通过。
2.根据权利要求1所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，NO标气罐两端的透明材质为高纯度石英；光谱分析仪内还设置有定时模块，所述定时模块配置为定时采集待校正光谱数据并发送至储存模块。
3.一种光谱波长滑动校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，步骤S6中所述的精漂移量为整数精漂移量和小数精漂移量之和。
5.根据权利要求3所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，步骤S4中，通过相关系数法或最小二乘法确定待校正背景光谱与参考背景光谱之间的波长
6.根据权利要求5所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，通过相关系数法计算待校正背景光谱曲线与参考背景光谱之间的波长粗漂移量，步骤如下：
7.根据权利要求5所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，通过最小二乘法计算待校正背景光谱曲线与参考背景光谱之间的波长粗漂移量，步骤如下：
8.根据权利要求3所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，
9.根据权利要求4至8任一权利要求所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，采用相关系数法或最小二乘法计算内插后新的待校正背景光谱与参考背景光谱之间的整数精漂移量，精度为1个内插点。
10.根据权利要求9所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，采用多项式拟合法计算内插后新的待校正背景光谱与参考背景光谱之间的小数精漂移量，精度为0.0001个内插点，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种光谱波长滑动校正系统，包括氘灯、测量池和光谱分析仪，光谱分析仪内设置有存储模块、计算模块和校正模块，氘灯发出的光源信号穿过测量池后被光谱分析仪内探测器接收，其特征在于，还包括设置在氘灯与光谱分析仪探测器之间光路任一位置的no标气罐，存储模块配置为存储光谱数据，计算模块配置为计算光谱分析仪波长偏移量，校正模块配置为根据波长偏移量对光谱分析仪进行校正；所述no标气罐内密封有no气体，且no标气罐的两端为透明材质以使光线通过。
2.根据权利要求1所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，no标气罐两端的透明材质为高纯度石英；光谱分析仪内还设置有定时模块，所述定时模块配置为定时采集待校正光谱数据并发送至储存模块。
3.一种光谱波长滑动校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的光谱波长滑动校正系统方法，其特征在于，步骤s6中所述的精漂移量为整数精漂移量和小数精漂移量之和。
5.根据权利要求3所述的光谱波长滑动校正系统方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王子玲，邱云，王位，
申请(专利权)人：安荣信科技北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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