气体浓度检测设备及其控制方法、控制装置和存储介质

摘要

本发明公开了一种气体浓度检测设备及其控制方法、控制装置和存储介质，方法包括：控制激光发射模块发射目标线性信号；在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号；获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。本发明的方法能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

权利要求

1.一种气体浓度检测设备的控制方法，其特征在于，所述气体浓度检测设备包括激光发射模块、单片机和激光接收模块，所述方法包括：控制所述激光发射模块发射目标线性信号；

在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号；

获取所述激光发射模块发射的所述目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；

根据所述入射参考光强信号和所述透射强度信号确定待测气体浓度，其中，所述单片机被配置为接收所述激光接收模块接收到的信号，获取目标线性信号，包括：获取所述激光发射模块的原始发射信号和所述单片机的采集信号；

根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号，其中，根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，包括：根据所述原始发射信号和所述采集信号之间的信号差值确定补偿信号；

根据所述补偿信号确定残差；

在所述残差大于或者等于预设阈值时，根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正，其中，根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正，包括：获取所述补偿信号的相反补偿信号；

根据所述原始发射信号和所述相反补偿信号的叠加确定所述目标线性信号；

根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号，包括：获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；

对所述无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定所述入射参考光强信号。

2.根据权利要求1所述的气体浓度检测设备的控制方法，其特征在于，所述气体浓度检测设备还包括：红外反射镜，其中，所述红外反射镜被配置为反射所述激光发射模块发送的发射信号，所述激光接收模块被配置为接收经过所述红外反射镜反射后的信号。

3.根据权利要求1所述的气体浓度检测设备的控制方法，其特征在于，通过下述公式确定待测气体浓度：其中， 表示所述透射强度信号， 表示所述入射参考光强信号， 表示待测气体的吸收系数， 表示待测气体浓度， 表示目标线性信号穿过待测气体的路程， 表示气体压强， 表示待测气体吸收谱线的线强， 表示线型函数，满足。

4.根据权利要求1所述的气体浓度检测设备的控制方法，其特征在于，在获取所述单片机的采集信号之后，所述方法还包括：采用卡尔曼滤波对所述单片机的采集信号进行滤波处理。

5.一种气体浓度检测设备的控制装置，其特征在于，所述气体浓度检测设备包括激光发射模块、单片机和激光接收模块，所述装置包括：控制模块，用于控制所述激光发射模块发射目标线性信号；

第一确定模块，用于在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号；

第二确定模块，用于获取所述激光发射模块发射的所述目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；

所述控制模块，用于根据所述入射参考光强信号和所述透射强度信号确定待测气体浓度；

所述单片机被配置为接收所述激光接收模块接收到的信号，所述控制模块用于获取目标线性信号，具体用于，获取所述激光发射模块的原始发射信号和所述单片机的采集信号；

根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号；

所述控制模块用于根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，具体用于，根据所述原始发射信号和所述采集信号之间的信号差值确定补偿信号；

根据所述补偿信号确定残差；

在所述残差大于或者等于预设阈值时，根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正；

所述控制模块用于根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正，具体用于，获取所述补偿信号的相反补偿信号；

根据所述原始发射信号和所述相反补偿信号的叠加确定所述目标线性信号；

所述控制模块用于根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号，具体用于，获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；

对所述无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定所述入射参考光强信号。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有气体浓度检测设备的控制程序，该气体浓度检测设备的控制程序被处理器执行时实现根据权利要求1‑4中任一项所述的气体浓度检测设备的控制方法。

7.一种气体浓度检测设备，其特征在于，包括：

激光发射模块，用于发射目标线性信号；

红外反射镜，用于反射所述激光发射模块发送的发射信号；

激光接收模块，用于接收经过所述红外反射镜反射后的信号；

单片机，用于控制所述激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号，以及根据所述入射参考光强信号和气体参数确定所述激光发射模块穿过待测气体的透射强度信号，并根据所述入射参考光强信号和所述透射强度信号确定待测气体浓度；

所述单片机用于获取目标线性信号，具体用于，获取所述激光发射模块的原始发射信号和所述单片机的采集信号；

根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号；

所述单片机用于根据所述原始发射信号和所述采集信号对所述原始发射信号进行修正，具体用于，根据所述原始发射信号和所述采集信号之间的信号差值确定补偿信号；

根据所述补偿信号确定残差；

在所述残差大于或者等于预设阈值时，根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正；

所述单片机用于根据所述补偿信号对所述原始发射信号进行修正，具体用于，获取所述补偿信号的相反补偿信号；

根据所述原始发射信号和所述相反补偿信号的叠加确定所述目标线性信号；

所述单片机用于根据待测气体浓度数据确定所述激光发射模块的入射参考光强信号，具体用于，获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；

对所述无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定所述入射参考光强信号。

说明书

气体浓度检测设备及其控制方法、控制装置和存储介质

技术领域

[0001] 本发明涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体浓度检测设备的控制方法、一种气体浓度检测设备的控制装置、一种计算机可读存储介质和一种气体浓度检测设备。

背景技术

[0002] 在传统的可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)中，采用直接吸收法测量气体浓度一般采用锯齿波作为发射波形，然后放大与采集回波光电流，在回波信号中提取气体吸收的峰值和面积。由于吸收信号叠加于锯齿波的斜坡上面，通常计算吸收峰时需要先进行扣除吸收部分的基线拟合，以便于得到入射光的强度功率曲线。但是由于激光二极管本身固有的电流‑发光功率非线性特性，即使驱动电流使用线性度非常好的锯齿波，激光器发射的激光信号会呈非线性，从而使得回波信号中的斜坡基线出现非常明显的非线性。

[0003] 相关技术中，通常采用二次多项式或三次多项式对非线性基线进行拟合。但是，采用上述的非线性基线的拟合的算法通常是使用上位机进行计算，需要大量的计算资源，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。

发明内容

[0004] 本发明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，本发明的第一个目的在于提出一种气体浓度检测设备的控制方法，能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0005] 本发明的第二个目的在于提出一种气体浓度检测设备的控制装置。

[0006] 本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

[0007] 本发明的第四个目的在于提出一种气体浓度检测设备。

[0008] 为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种气体浓度检测设备的控制方法，气体浓度检测设备包括激光发射模块，方法包括：控制激光发射模块发射目标线性信号；在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号；获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0009] 根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法，首先控制激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，然后获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该方法能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0010] 另外，根据本发明上述实施例的气体浓度检测设备的控制方法，还可以具有如下的附加技术特征：

[0011] 根据本发明的一个实施例，气体浓度检测设备还包括：单片机、激光接收模块和红外反射镜，其中，红外反射镜被配置为反射激光发射模块发送的发射信号，激光接收模块被配置为接收经过红外反射镜反射后的信号，单片机被配置为接收激光接收模块接收到的信号，获取目标线性信号，包括：获取激光发射模块的原始发射信号和单片机的采集信号；根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号。

[0012] 根据本发明的一个实施例，根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，包括：根据原始发射信号和采集信号之间的信号差值确定补偿信号；根据补偿信号确定残差；在残差大于或者等于预设阈值时，根据补偿信号对原始发射信号进行修正。

[0013] 根据本发明的一个实施例，根据补偿信号对原始发射信号进行修正，包括：获取补偿信号的相反补偿信号；根据原始发射信号和相反补偿信号的叠加确定目标线性信号。

[0014] 根据本发明的一个实施例，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，包括：获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；对无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定入射参考光强信号。

[0015] 根据本发明的一个实施例，通过下述公式确定透射强度信号和待测气体浓度：

[0016]

[0017]

[0018] 其中， 表示透射强度信号， 表示入射参考光强信号， 表示待测气体的吸收系数， 表示待测气体浓度， 表示目标线性信号穿过待测气体的路程， 表示气体压强， 表示待测气体吸收谱线的线强， 表示线型函数，满足 。

[0019] 根据本发明的一个实施例，在获取单片机的采集信号之后，方法还包括：采用卡尔曼滤波对单片机的采集信号进行滤波处理。

[0020] 为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种气体浓度检测设备的控制装置，气体浓度检测设备包括激光发射模块，装置包括：控制模块，用于控制激光发射模块发射目标线性信号；第一确定模块，用于在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号；第二确定模块，用于获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；控制模块，用于根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0021] 根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置，控制模块控制激光发射模块发射目标线性信号；第一确定模块在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号；第二确定模块获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；控制模块根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该装置能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0022] 为达到上述目的，本发明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设备的控制程序，该气体浓度检测设备的控制程序被处理器执行时实现上述的气体浓度检测设备的控制方法。

[0023] 根据本发明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设备的控制方法，能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0024] 为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种气体浓度检测设备，包括：激光发射模块，用于发射目标线性信号；红外反射镜，用于反射激光发射模块发送的发射信号；激光接收模块，用于接收经过红外反射镜反射后的信号；单片机，用于控制激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，以及获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0025] 根据本发明实施例的气体浓度检测设备，激光发射模块发射目标线性信号，红外反射镜反射激光发射模块发送的发射信号，激光接收模块接收经过红外反射镜反射后的信号，单片机控制激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，以及获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该设备能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0026] 本发明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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

[0027] 图1为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法的流程图；

[0028] 图2为根据本发明一个实施例的气体浓度检测设备的方框示意图；

[0029] 图3为根据本发明一个实施例的待测气体的浓度数据的示意图；

[0030] 图4为根据本发明一个实施例的气体浓度检测设备的方框示意图；

[0031] 图5a为根据本发明一个实施例的对单片机的采集信号未进行调整时的波形示意图；

[0032] 图5b为根据本发明一个实施例的对单片机的调整后的发射信号的波形示意图；

[0033] 图5c为根据本发明一个实施例的对单片机的调整后的采集信号的波形示意图；

[0034] 图6为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置的方框示意图；

[0035] 图7为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的方框示意图。

具体实施方式

[0036] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0037] 下面参考附图描述本发明实施例提出的气体浓度检测设备的控制方法、气体浓度检测设备的控制方法、计算机可读存储介质和气体浓度检测设备。

[0038] 图1为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法的流程图。

[0039] 在本发明的一个实施例中，如图2所示，气体浓度检测设备200包括激光发射模块210，当对待测气体进行浓度检测时，激光发射模块210发射激光信号穿过待测气体，激光信号会被待测气体吸收，由此可以对待测气体的浓度进行检测。在一些实施例中，激光发射模块210包括DFB（DistributedFeedback Laser，分布式反馈激光器）和DAC芯片。其中，DFB内部封装有TEC制冷片和热敏电阻，其中心波长在1653.72 nm附近，此类激光器可通过改变温度和电流来改变中心波长的位置，其输出线型宽度大约为10 MHZ，功率最大10 mW。DAC（Digital Analog Converter，数模转换器）芯片可以发送锯齿波线性调制信号，即驱动电流，驱动激光器发射激光信号。

[0040] 如图1所示，本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法，可包括以下步骤：

[0041] S1，控制激光发射模块发射目标线性信号。

[0042] 具体而言，由于激光发射模块本身固有的电流‑发光功率非线性特性，即使驱动电流使用线性度非常好的锯齿波，激光发射模块发射出的信号依然会呈现出非线性。而在计算待检测气体的浓度时，如果激光发射模块发射的信号呈线性可以简便计算步骤，节约计算资源，因此，在进行气体检测前，需要控制激光发射模块发射出来的信号呈线性。控制激光发射模块发射目标线性信号的过程将在下文进行具体阐述。

[0043] S2，在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号。

[0044] 根据本发明的一个实施例，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，包括：获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；对无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定入射参考光强信号。

[0045] 具体而言，在通过步骤S1控制激光发射模块发射目标线性信号后，可以对待测气体进行浓度检测。通过激光进行气体浓度测量是基于比尔‑朗伯定律实现的，当激光发射模块发射一束确定波长的激光（即目标线性信号）穿过待测气体时，一部分激光会由于被气体分子吸收而产生能量衰减。在有气体信号吸收时，获得待测气体的浓度数据如图3所示，其中，横坐标为采集到的吸收波形数据的采集点数，纵坐标为光电压。由图3可知，在有气体吸收时，有待测气体吸收部分的待测气体浓度数据会出现明显的吸收峰，吸收峰的两侧为无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据，可以对无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合获得拟合基线，拟合基线即为入射参考光强信号。

[0046] S3，获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号。

[0047] 具体而言，如图3所示，目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号为有待测气体吸收部分的待测气体浓度数据，可以由气体浓度检测设备直接获取。

[0048] S4，根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0049] 根据本发明的一个实施例，通过下述公式确定待测气体浓度：

[0050] （1）

[0051] （2）

[0052] 其中， 表示透射强度信号， 表示入射参考光强信号， 表示待测气体的吸收系数， 表示待测气体浓度， 表示目标线性信号穿过待测气体的路程， 表示气体压强， 表示待测气体吸收谱线的线强， 表示线型函数，满足 。

[0053] 具体而言，当激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体时，透射强度信号与待测气体浓度 的关系满足上述公式（1）。而在公式（1）中，待测气体的吸收系数与气体压强 、待测气体吸收谱线的线强 有关，因此公式（1）可以转换为公式（2）。而在公式（2）中，目标线性信号穿过待测气体的路程 、气体压强 、待测气体吸收谱线的线强 为已知量，将透射强度信号 、入射参考光强信号 代入公式（2）中，可以求得待测气体浓度 。

[0054] 由此，本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法，能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0055] 下面结合具体实施例，详细描述上述步骤S1中控制激光发射模块发射目标线性信号的具体过程。

[0056] 在本发明的一个实施例中，如图4所示，气体浓度检测设备200还包括：单片机240、激光接收模块230和红外反射镜220，其中，红外反射镜220被配置为反射激光发射模块210发送的发射信号，激光接收模块230被配置为接收经过红外反射镜反射后的信号，单片机240被配置为接收激光接收模块230接收到的信号。

[0057] 具体而言，如图4所示，激光发射模块210可以由频率为100Hz的低频锯齿波电流调制信号驱动发送发射信号，发射信号经由两个垂直布置的红外反射镜220反射后，发送至激光接收模块230，激光接收模块230将接收到的发射信号进行转换并将发送至单片机240，单片机240接收到的激光接收模块发送的信号即为采集信号。在一些实施例中，激光发射模块210包括光电探测器和ADC（Analogto Digital Converter，模数转换器）芯片，其中光电探测器接收到发射信号后，将发射信号转换为电流信号，再由ADC芯片将电流信号转化为数字信号并发送给单片机240。

[0058] 根据本发明的一个实施例，获取目标线性信号，包括：获取激光发射模块的原始发射信号和单片机的采集信号；根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号。

[0059] 具体而言，激光发射模块的原始发射信号可以为频率为100 Hz的低频锯齿波信号，其周期为10 ms。单片机的采集信号的采样频率可以为100 kHz，所以在每个锯齿波发射周期采集的波形数据达1000个点。为了去除采集信号中的噪声，根据本发明的一个实施例，在获取单片机的采集信号之后，采用卡尔曼滤波对单片机的采集信号进行滤波处理。

[0060] 由于激光发射模块发射出的信号会呈现出非线性，因此单片机的采集信号也会呈现非线性，采集信号的波形如图5a所示，因此在进行气体浓度检测前，需要根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，以使激光发射模块发射出的波形呈线性。

[0061] 根据本发明的一个实施例，根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，包括：根据原始发射信号和采集信号之间的信号差值确定补偿信号；根据补偿信号确定残差；在残差大于或者等于预设阈值时，根据补偿信号对原始发射信号进行修正。

[0062] 进一步地，根据本发明的一个实施例，根据补偿信号对原始发射信号进行修正，包括：获取补偿信号的相反补偿信号；根据原始发射信号和相反补偿信号的叠加确定目标线性信号。

[0063] 具体而言，单片机在获取激光发射模块的原始发射信号和单片机的采集信号后，可以将原始发射信号和采集信号进行作差，求得的信号差值即为补偿信号。然后对补偿信号求残差，并将残差与预设阈值进行比较。在残差小于预设阈值时，不对原始发射信号进行修正。在残差大于或者等于预设阈值时，将补偿信号进行取反，以得到相反补偿信号，并将相反补偿信号与原始发射信号进行叠加，叠加之后的发射信号波形如图5b所示。单片机控制激光发射模块根据叠加之后的发射信号发射激光信号，可以使发射信号呈线性，即目标线性信号。在激光发射模块发射目标线性信号后，单片机的采集信号波形呈线性，如图5c所示。由此，单片机可以根据采集到的信号实时调整激光发射模块的发射波形，得以消除激光发射模块因电流调谐而出现发射波形的非线性。

[0064] 进一步地，在激光发射模块发射目标线性信号后，可以通过前述步骤S2至S4对待测气体进行浓度检测。

[0065] 综上所述，根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法，首先控制激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，然后获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该方法能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0066] 对应上述实施例，本发明还提出了一种气体浓度检测设备的控制装置。

[0067] 图6为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置的方框示意图。

[0068] 如图6所示，本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置100，气体浓度检测设备200包括激光发射模块210，气体浓度检测设备的控制装置100可包括：控制模块110、第一确定模块120和第二确定模块130。

[0069] 其中，控制模块110用于控制激光发射模块210发射目标线性信号。第一确定模块120用于在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块210的入射参考光强信号。第二确定模块130用于获取激光发射模块210发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号。控制模块110还用于根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0070] 根据本发明的一个实施例，气体浓度检测设备200还包括：单片机240、激光接收模块230和红外反射镜220，其中，红外反射镜220被配置为反射激光发射模块210发送的发射信号，激光接收模块230被配置为接收经过红外反射镜220反射后的信号，单片机240被配置为接收激光接收模块230接收到的信号，控制模块110获取目标线性信号，具体用于，获取激光发射模块210的原始发射信号和单片机240的采集信号；根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号。

[0071] 根据本发明的一个实施例，控制模块110根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，具体用于，根据原始发射信号和采集信号之间的信号差值确定补偿信号；根据补偿信号确定残差；在残差大于或者等于预设阈值时，根据补偿信号对原始发射信号进行修正。

[0072] 根据本发明的一个实施例，控制模块110根据补偿信号对原始发射信号进行修正，具体用于，获取补偿信号的相反补偿信号；根据原始发射信号和相反补偿信号的叠加确定目标线性信号。

[0073] 根据本发明的一个实施例，第一确定模块120根据待测气体浓度数据确定激光发射模块210的入射参考光强信号，具体用于，获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；对无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定入射参考光强信号。

[0074] 根据本发明的一个实施例，控制模块110通过下述公式确定待测气体浓度：

[0075]

[0076]

[0077] 其中， 表示透射强度信号， 表示入射参考光强信号， 表示待测气体的吸收系数， 表示待测气体浓度， 表示目标线性信号穿过待测气体的路程， 表示气体压强， 表示待测气体吸收谱线的线强， 表示线型函数，满足 。

[0078] 根据本发明的一个实施例，在获取单片机240的采集信号之后，控制模块110还用于，采用卡尔曼滤波对单片机240的采集信号进行滤波处理。

[0079] 需要说明的是，本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置中未披露的细节，请参照本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

[0080] 根据本发明实施例的气体浓度检测设备的控制装置，控制模块控制激光发射模块发射目标线性信号；第一确定模块在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号；第二确定模块获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号；控制模块根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该装置能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0081] 对应上述实施例，本发明还提出了一种计算机可读存储介质。

[0082] 本发明实施例的计算机可读存储介质，其上存储有气体浓度检测设备的控制程序，该气体浓度检测设备的控制程序被处理器执行时实现上述的气体浓度检测设备的控制方法。

[0083] 根据本发明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设备的控制方法，能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0084] 对应上述实施例，本发明还提出了一种气体浓度检测设备。

[0085] 图7为根据本发明实施例的气体浓度检测设备的方框示意图。

[0086] 如图7所示，本发明实施例的气体浓度检测设备200，可包括：激光发射模块210、红外反射镜220、激光接收模块230和单片机240。

[0087] 其中，激光发射模块210用于发射目标线性信号。红外反射镜220用于反射激光发射模块210发送的发射信号。激光接收模块230，用于接收经过红外反射镜220反射后的信号。单片机240用于控制激光发射模块210发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块210的入射参考光强信号，以及获取激光发射模块210发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。

[0088] 根据本发明的一个实施例，单片机240获取目标线性信号，具体用于，获取激光发射模块210的原始发射信号和单片机240的采集信号；根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，以获得目标线性信号。

[0089] 根据本发明的一个实施例，单片机240根据原始发射信号和采集信号对原始发射信号进行修正，具体用于，根据原始发射信号和采集信号之间的信号差值确定补偿信号；根据补偿信号确定残差；在残差大于或者等于预设阈值时，根据补偿信号对原始发射信号进行修正。

[0090] 根据本发明的一个实施例，单片机240根据补偿信号对原始发射信号进行修正，具体用于，获取补偿信号的相反补偿信号；根据原始发射信号和相反补偿信号的叠加确定目标线性信号。

[0091] 根据本发明的一个实施例，单片机240根据待测气体浓度数据确定激光发射模块210的入射参考光强信号，具体用于，获取待测气体浓度数据中无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据；对无待测气体吸收部分的待测气体浓度数据进行一次线性拟合确定入射参考光强信号。

[0092] 根据本发明的一个实施例，单片机240通过下述公式确定待测气体浓度：

[0093]

[0094]

[0095] 其中， 表示透射强度信号， 表示入射参考光强信号， 表示待测气体的吸收系数， 表示待测气体浓度， 表示目标线性信号穿过待测气体的路程， 表示气体压强， 表示待测气体吸收谱线的线强， 表示线型函数，满足 。

[0096] 根据本发明的一个实施例，在获取采集信号之后，单片机240还用于，采用卡尔曼滤波对采集信号进行滤波处理。

[0097] 需要说明的是，本发明实施例的气体浓度检测设备中未披露的细节，请参照本发明实施例的气体浓度检测设备的控制方法中所披露的细节，具体这里不再赘述。

[0098] 根据本发明实施例的气体浓度检测设备，激光发射模块发射目标线性信号，红外反射镜反射激光发射模块发送的发射信号，激光接收模块接收经过红外反射镜反射后的信号，单片机控制激光发射模块发射目标线性信号，并在有气体信号吸收时，根据待测气体浓度数据确定激光发射模块的入射参考光强信号，以及获取激光发射模块发射的目标线性信号穿过待测气体的透射强度信号，并根据入射参考光强信号和透射强度信号确定待测气体浓度。由此，该设备能够使激光发射模块的发射信号保持线性，从而保证了吸收曲线中基线的线性度，进而能够快速实时地计算待测气体的浓度，检测结果准确度高，且消耗的计算资源少。

[0099] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。