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新奇的半参数算法,用于免干扰调谐吸收光谱气体传感(9)

文章出处:如特安防 人气:发表时间:2018-09-02 18:41:23

5. 结论

    本研究工作中,提出新奇的半参数算法,允许从任意背景中提取信号。特别的,算法应用到不同振幅和FSR的定期干扰条纹汇总的背景中。这些干扰类型,源自,例如,光路中表面之间的多重反射,与吸收光谱有高的相关性,因为它们经常是对气体传感性能最普通的限制。新奇的算法首先在模拟数据上论证。模拟数据,即,代表特别相关实际情况的3种情形的模拟。3种情形中,由算法得到的结果和由线性参数预期值之间不符合度非常小——小于0.3%。接着,算法应用到多重干扰的情况下氧气吸收的实验数据。不管这些强干扰条纹,提取线跟来自HITRAN数据库预期曲线有了显著的的一致性,偏差仅为0.1%。
    算法最大的优势是它的半参数。意思是它提取信号,不要求输入参数。这由带有模拟数据的第3种情形明确地论证了,第3种情形背景包括一百个带有不同振幅的余弦函数,频率和相位不能由标准非线线拟合来模型化。本工作中,截止点动态地由最大化测量系数动态决定。每个测量中重新计算截止点,使得精度得以实现。现场应用中,这是优势。所以如果干扰条纹及时改变,算法会自动调整截止点 i0
    这些结果证明每一简单传感设置的性能(设置中有标准抗反射涂层和最小预防措施来最小化干扰条纹),可以利用提出的算法简单后处理数据得到较大改进。
    本文,算法应用于Lorentzian线型(测量氧气浓度直接吸收光谱中的线型)。然而,算法能运用到别的线型,例如,一个沃伊特曲线,或带有不同函数形式的信号,源自,例如,从波长调制光谱。特别地,对于带有大振幅和半线宽度FSR的干扰条纹,它能很好地提取想要的信号, 对条纹和随时变化的条纹信号敏感。模拟数据初步的结果表明算法执行同样好的,如果信号振幅比条纹小10倍。进一步研究需要在相似的极端情况下测试算法性能。
    综上所述,提出的算法,能从任意背景中提取信号特征,有干扰免疫 TDLAS的潜力,解决由背景随时变化带来的稳定问题,像热漂移。进一步讲,本算法不是特种的TDLAS,能应用到任何类型的光谱区,如果已知被检测信号的函数形状。


本文原著:Umberto Michelucci and Francesca Venturini
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    本文标签字:干扰    干扰消除    噪声降低    数字滤波    光谱学    传感器   

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