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1. CN104215579 - Spectrometer with validation cell

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ ZH ]

权利要求书

1.一种光谱测定装置,包括:
验证单元,该验证单元放置为使得由光源产生的光在所述光从光源到光电探测器的传输过程中至少一次地通过该验证单元,该验证单元包含参考气体,所述参考气体包括已知量的目标分析物;
包含分析体的样本测量单元,所述样本测量单元被放置为使得所述光在从所述光源到所述光电探测器的传输过程中至少一次通过所述样本测量单元中的分析体和所述验证单元中的参考气体中的每一个;
流切换装置,在样本分析模式过程中将样本气体引导进入所述光的路径,并在验证模式过程中引导零气体进入所述光的路径,所述零气体在所述光源产生的波长范围内具有至少一个已知且可忽略的第一光吸收率特性;以及
执行以下操作的控制器:
接收量化在所述验证模式过程中在光电探测器接收的所述光的光强度数据,
比较所述光强度数据与表示所述验证模式中的至少一个先前的测量的存储的数据集合;
所述光源包括激光吸收光谱仪的可调谐或可扫描激光器,且所述存储的数据集合包括所述激光吸收光谱仪的参考谐波吸收曲线,所述参考谐波吸收曲线具有参考曲线形状并且包括响应于光从所述光源传输通过所述验证单元中的所述参考气体而由所述光电探测器产生的参考信号的一阶或更高阶谐波信号的至少一个,已经针对已知或校准状态的所述激光吸收光谱仪确定所述参考谐波吸收曲线;
所述光强度数据包括具有测试曲线形状的测试谐波吸收曲线;以及
如果所述光强度数据和所述存储的数据集合的不一致超过了预定的阈值量,则确定出现验证失败;
所述预定的阈值量包括所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的预定的允许偏差。

2.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中,所述光强度数据包括量化在验证模式的第一阶段在所述光电探测器接收的所述光的第一光强度数据,其中所述验证单元在所述第一阶段保持在第一温度,所述光强度数据还包括在所述验证模式的第二阶段在所述光电探测器接收的光的第二光强度数据,所述验证单元在所述第二阶段保持在与所述第一温度不同的第二温度,确定出现验证失败包括识别所述第一光强度数据的第一线形和所述第二光强度数据的第二线形偏离存储的数据集合的超过预定的阈值量的第一偏差量,所述存储的数据集合包括先前分别记录的在所述第一温度和所述第二温度下的线形。

3.根据权利要求1或2所述的光谱测定装置,其中由所述控制器执行的操作进一步包括发出出现验证失败的警报。

4.根据权利要求2所述的光谱测定装置,进一步包括将所述验证单元保持在所述第一温度和所述第二温度中的至少其中之一的温度控制装置。

5.根据权利要求1所述的光谱测定装置,进一步包括包含所述验证单元和所述样本测量单元的光学单元。

6.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中所述控制器执行的操作进一步包括:
响应于确定出现验证失败,对所述光源、所述光电探测器和所述控制器的至少一个工作参数进行第一修改;
在至少一个工作参数的第一修改之后出现重复的验证模式期间,接收在所述光电探测器接收的所述光的新的光强度数据;
比较所述新的光强度数据与所述存储的数据集合,以及
确定所述新的光强度数据和所述存储的数据集合的不一致是否超过预定的阈值量,如果是,则确定所述新的光强度数据和所述存储的数据集合是否比所述光强度数据和所述存储的数据集合更接近一致。

7.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中由所述控制器执行的操作进一步包括:
调整所述激光吸收光谱仪的一个或多个工作和/或分析参数以校正所述测试曲线形状,从而减小所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的差别。

8.根据权利要求7所述的光谱测定装置,其中所述激光吸收光谱仪的一个或多个工作和/或分析参数包括激光光源参数、光电探测器参数、和用于通过由所述光电探测器产生的信号产生所述测试谐波吸收曲线的信号转换参数的至少其中之一。

9.根据权利要求7或8所述的光谱测定装置,其中由所述控制器执行的操作进一步包括建立所述激光吸收光谱仪的现场验证度量,所述现场验证度量包括所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的差别、被调整的一个或多个操作和分析参数的识别结果、以及一个和多个操作和分析参数被调整的值的至少其中之一。

10.根据权利要求8所述的光谱测定装置,其中所述激光光源参数包括温度、工作电流、调制电流、斜坡电流、斜坡电流曲线形状、和所述激光光源的相位的至少其中之一。

11.根据权利要求8所述的光谱测定装置,其中所述光电探测器参数包括增益和光电探测器电路的相位设置的至少其中之一。

12.根据权利要求8所述的光谱测定装置,其中所述信号转换参数包括增益和解调装置的相位设置的至少其中之一。

13.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中所述比较进一步包括应用曲线拟合算法来量化所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的差别。

14.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中所述比较进一步包括针对所述测试曲线和所述参考曲线的一个或多个部分或者全部应用减法、除法、交叉相关、曲线拟合、和多变量回归的至少其中之一,并在光强度域(即y轴)和/或波长域(即x轴)计算差、比值、均方差(MSE)、决定系数(R2)、交叉相关函数/积分以及回归系数中的一个或多个,从而量化所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的差别。

15.根据权利要求1所述的光谱测定装置,其中所述参考谐波吸收曲线包括在所述激光吸收光谱仪的校准期间存储的校准参考曲线和包含一个或多个数学地组合的存储的校准参考曲线的构造曲线中的至少一个,其中所述一个或多个数学地组合的存储的校准参考曲线是根据所述样本气体包含的背景气体的成分和包含所述背景气体的所述样本气体中待测量的目标分析物的期望浓度中的至少其中之一来选择的。

16.一种光谱测定方法,包括:
接收光强度数据,所述光强度数据量化由光源产生的并在吸收光谱仪的验证模式中在光电探测器接收的光的强度,所述验证模式包括使所述光至少一次地通过零气体和参考气体中的每一个,所述参考气体包含在验证单元中且包括已知量的目标分析物,所述零气体在所述光源产生的波长范围内具有至少一个已知且可忽略的第一光吸收率特性;
比较所述光强度数据与表示所述验证模式中的至少一个先前测量的存储的数据集合;
所述光源包括激光吸收光谱仪的可调谐或可扫描激光器,且所述存储的数据集合包括所述激光吸收光谱仪的参考谐波吸收曲线,所述参考谐波吸收曲线具有参考曲线形状并且包括响应于光从所述光源传输通过所述验证单元中的所述参考气体而由所述光电探测器产生的参考信号的一阶或更高阶谐波信号中的至少一个,已经对已知或校准状态的所述激光吸收光谱仪确定所述参考谐波吸收曲线;
所述光强度数据包括具有测试曲线形状的测试谐波吸收曲线;以及
如果所述光强度数据和所述存储的数据集合的不一致超过了预定的阈值量,则确定出现了验证失败;
所述预定的阈值量包括所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的预定的允许偏差。

17.根据权利要求16所述的光谱测定方法,进一步包括:调整所述激光吸收光谱仪的一个或多个工作和/或分析参数以校正所述测试曲线形状,从而减小所述测试曲线形状和所述参考曲线形状之间的差别。

18.根据权利要求17所述的光谱测定方法,其中激光吸收光谱仪的所述一个或多个工作和/或分析参数包括激光光源参数、光电探测器参数、和用于通过由所述光电探测器产生的信号产生所述测试谐波吸收曲线的信号转换参数中的至少其中之一。

19.根据权利要求18所述的光谱测定方法,其中:
所述激光光源参数包括温度、工作电流、调制电流、斜坡电流、扫描期间的斜坡电流曲线形状、和所述激光光源的相位的至少其中之一;所述光电探测器参数包括增益和光电探测器电路的相位设置的至少其中之一;所述信号转换参数包括增益和解调装置的相位设置的至少其中之一。