详情

原文传递基于对数法的免校准谐波信号解调方法

专利名称：	基于对数法的免校准谐波信号解调方法
摘要：	本发明公开了一种基于对数法的免校准谐波信号解调方法，该方法将气体吸收光谱信号取对数后再通过锁相滤波获取谐波信号。本发明通过较为简便的方法有效抑制了光强信号对与气体浓度线性相关的谐波信号的干扰，相比传统锁相放大方法，省去了对光强信号进行校准的步骤，操作更加简洁，计算速度更快，占用资源更少，适用范围更广。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	蓝丽娟;张长圣;王一博;阳春华;桂卫华
专利状态：	有效
申请日期：	2023-06-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-21T00:00:00+0800
申请号：	CN202310772312.3
公开号：	CN117092064A
代理机构：	长沙启昊知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	谢珍贵
分类号：	G01N21/39;G06F17/10;G01N21/31;G;G01;G06;G01N;G06F;G01N21;G06F17;G01N21/39;G06F17/10;G01N21/31
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，搭建TDLAS-WMS气体检测系统；步骤2，采集气体吸收光谱信号；步骤3，对气体分子吸收光谱信号进行取对数处理；步骤4，对步骤3中取对数后的气体分子吸收光谱信号进行锁相滤波即可获取与浓度信息线性相关的k次谐波信号。 2.根据权利要求1所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，步骤2具体为，根据Beer-Lambert定律，吸收光谱信号Iτ(t)表达式如下式所示：其中，ν为波数，α(ν)为吸光度，其表达式为其中，P为总大气压强，S(T)为谱线强度，C为气体浓度，L为吸收路径长度，/>为吸收谱线轮廓，Hk为/>的k阶傅里叶系数，I0(t)为入射光强。 3.根据权利要求2所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，当激光被高频余弦信号调制时，入射光强I0(t)如下式所示：其中，为由斜坡信号确定的中心光强，Ik为k阶余弦调制强度，ω为调制频率，φk为波长调制与第k阶光强调制之间的相移，对于给定的调制频率ω，φk是固定的，定义：θ＝ωt+η，/> 4.根据权利要求2或3所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，步骤3具体为，对采集到的吸收光谱信号进行取对数操作，如下式所示： 5.根据权利要求4所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，步骤3还包括对ln[I0(t)]部分进行近似表示，近似表示如下式所示： 6.根据权利要求5所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，步骤4中，对取对数后的吸收光谱信号与二倍频参考信号相乘滤波，即可得到二次谐波信号，如下式所示： 7.根据权利要求6所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，i2和两部分在后续浓度计算中可以近似为信号偏移的截距和斜率，PS(T)CLH2为与浓度相关的二次谐波信号。 8.根据权利要求5-7任一项所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法，其特征在于，在锁相滤波过程中，改变倍频参考信号，即可获取k阶免校准谐波信号。 9.基于对数法的免校准谐波信号解调装置，其特征在于，包括存储器、控制处理器及存储在所述存储器上并可在所述控制处理器上运行的计算机程序，所述控制处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-8任一项所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法。 10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1-8任一项所述的基于对数法的免校准谐波信号解调方法。
所属类别：	发明专利