ази даних, як із зовнішніх джерел, так і в процесі вимірювання спектрів газів самим вимірювальним комплексом.
На першому етапі роботи вимірювального комплексу для заданого якісного складу аналізованої суміші визначається оптимальний нський, що враховує спектральні характеристики компонентів, що входять в суміш, потужності лазерного випромінювання в окремих спектральних каналах, а також характеристики вимірювальної апаратури. Для суміші, що складається з N газових компонентів, вибирається 2N каналів вимірювання (для реалізації режиму диференціального поглинання). Режим диференціального поглинання полягає в тому, що вимірювання для кожного аналізованого компонента проводиться з двох близьких довжинах хвиль. Це дозволяє виключити вплив неселективного поглинання і фонових сигналів, що мають слабку спектральну залежність. Пошук оптимального нський оператором вручну для багатокомпонентних сумішей або вимагає великих тимчасових витрат, або взагалі неможливий.
У складі програмного забезпечення вимірювального комплексу на основі ЛОАГ була реалізована автоматизована система пошуку нський з використанням різних методик. Залежно від завдання можливий або пошук оптимального набору, що вимагає відносно великих тимчасових витрат, або пошук квазі-оптимального набору за час менше 1 с. Систем пошуку нський в результаті видає інформації необхідну для роботи системи управління процесом вимірювання.
На другому етапі газоанализа здійснюється вимірювання поглинання аналізованої газової суміші. Блок управління реалізований у вигляді спеціального програмного забезпечення для ПК і окремого керуючого мікропроцесорного модуля (входить до складу спектрометра). Така архітектура керуючої системи дозволяє виконувати процеси управління ЛОАГ (у тому числі перебудову лазера, що вимагає великих тимчасових витрат), вимірювання та попередньої обробки сигналів паралельно роботі ПК, що входить у вимірювальний комплекс. Це дозволяє істотно зменшити час на проведення газоанализа. Мікропроцесорний модуль спектрометра пов'язаний з ПК за допомогою послідовного інтерфейсу, по якому передаються команди завдання на вимір і результати попередньої обробки даних вимірювання.
На третьому етапі система обробки результатів вимірювань здійснює відновлення значень концентрацій. Система обробки результатів включає в себе блок попередньої обробки і блок тематичної обробки. Попередня обробка результатів вимірювання здійснюється в блоці управління ЛОАГ. Блок тематичної обробки здійснює відновлення концентрацій компонентів аналізованої газової суміші. Для цього необхідне рішення системи з 2N лінійних рівнянь (N - число компонентів у суміші) лазерного газоанализа. Складність вирішення такої системи полягає в наявності шумів у виміряних сигналах (вектор правій частині) і в неточності завдання коефіцієнтів поглинання (матриця коефіцієнтів правій частині). Рішення, отримане шляхом прямого звернення, в такій ситуації буде некоректним, т. Е. Нестійким до малих змін правій частині і для мног?? компонентних сумішей, як правило, не вдається відновити концентрації газів без застосування спеціальних алгоритмів обробки. У блоці тематичної обробки були реалізовані алгоритми, засновані на регуляризації Тихонова і методі підбору квазірішення, що дозволяють отримати стійке рішення.
З використанням розробленого вимірювального комплексу на основі ЛОАГ можливо не тільки одноразове автоматизоване проведення всього процесу кількісного багатокомпонентного газоанализа, але також можливий квазінепреривном (з дискретом, рівним часу на проведення газоанализа) моніторинг багатокомпонентних сумішей. У режимі квазінепреривном моніторингу багатокомпонентної газової суміші в блоці тематичної обробки здійснюється згладжування отриманих значень концентрацій і порівняння їх зі значеннями ГДК. У разі перевищення концентраціями аналізованих компонентів значень ГДК вимірювальний комплекс видає попереджувальну інформацію.
Взаємодія оператора з вимірювальним комплексом ЛОАГ здійснюється за допомогою користувальницького інтерфейсу, що входить до складу програмного забезпечення.
Максимальне число аналізованих компонентів суміші (N max) визначається кількістю спектральних каналів вимірювання, що визначаються використовуваним джерелом лазерного вивчення. У нашому випадку N max ~ M max/2=35 (М тах - число спектральних каналів джерела випромінювання). Однак реальне число аналізованих компонентів обмежується спектральними характеристиками цих газів (через взаємного перекриття їх спектрів поглинання) і, як наслідок, обумовленістю системи лінійних рівнянь лазерного газоанализа, і становить 10-15. Точність вимірювання показника поглинання, складова 1-5%, залежить від потужності випромінювання в спектральному каналі вимірювання та інтенсивності поглинання в цьому спектральному каналі. Помилка ж відновлення концентр...
