申请/专利权人：安徽农业大学

申请日：2022-06-10

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN114970639B

主分类号：G06F18/10

分类号：G06F18/10;G01N21/39

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种开放空间外界环境的气体闪烁噪声消除方法，其步骤包括：1、通过滑动FFT，快速粗调滤波，将淹没在噪声中的信号辨别出来；2、利用主特征信息提取与重构，从而消除外界环境的闪烁噪声；3、按照不等精度获取背景信号，进行背景噪声去除，并进行自适应迭代拟合，得到消除闪烁噪声后的气体浓度。本发明能在不增加硬件结构的基础上，解决仪器受到外界环境干扰引起的闪烁噪声问题，既保证了测量精度，又发挥了开放空间测量的便捷性，从而提高了开发空间微量气体检测的准确性。

主权项：1.一种开放空间外界环境的气体闪烁噪声消除方法，其特征是应用于由激光器、分束器、激光控制器、信号发生器、收发望远镜、角反射器、信号处理与采集模块依次连接组成的检测系统中，并按如下步骤进行：步骤1.所述分束器将所述激光器发出的光进行分束，得到参考光路与探测光路；所述信号处理与采集模块获取所述参考光路在当前周期k下的信号序列{ykm|m＝1,2,…,N}以及所述探测光路在当前周期k的信号序列{dkm|m＝1,2,…,N}，其中，ykm为所述参考光路在当前周期k下的第m位置上的电压信号；dkm为所述探测光路在当前周期k下的第m位置上的探测电压信号；步骤2.利用式1和式2分别得到所述探测光路在当前周期k下的FFT信号Dkn和周期k+1下的FFT信号Dk+1n： 式1和式2中，N表示一个窗口的采样数，i表示所述窗口的起始位置；dki表示所述探测光路在当前周期k下的第i位置上的探测电压信号；dki+N表示所述探测光路在当前周期k下的第i+N位置上的探测电压信号；步骤3.利用式3对FFT信号Dkn进行粗调滤波，得到滤波后的频谱信号D′kn： 式3中，wm表示第m位置上的滤波器；Wn表示wm的FFT信号，0≤n≤N-1；步骤4.利用式4对所述滤波后的频谱信号D′kn进行IFFT处理，得到当前周期k下第m位置上的电压信号d′km： 式4中，表示当前周期k下第m位置上的目标信号，并由式5得到；表示当前周期k下第m位置上的干扰信号，并由式6得到； 步骤5.调整所述滤波器wm，使得到当前周期k下第m位置上的电压信号d′km只包括目标信号，从而利用式7得到当前周期k下的目标信号矩阵H： 步骤6.利用式8构建当前周期k下的目标信号矩阵H与正交矩阵之间的表达式：H＝UΛVT8式8中，V表示维度为N-j+1×j的正交矩阵，U表示维度为j×j的正交矩阵，Λ为对角矩阵，并有： 式9中，∑0表示对角矩阵Λ在主对角线上的特征矩阵；步骤7.选取所述对角矩阵Λ在主对角线上的l个特征值σ1,σ2,…,σl中前3个主特征值σ1,σ2,σ3，然后利用式8的逆过程对前3个主特征值σ1,σ2,σ3所构成的对角矩阵进行矩阵重构，从而得到探测光路在当前周期k下第m位置上重构后的电压信号d″km；步骤8.按照步骤2-步骤7的过程，对参考光路信号ykm进行处理，从而得到参考光路在当前周期k下第m位置上重构后的电压信号y″km；步骤9.分别对参考光路重构后的电压信号y″km和探测光路重构后的电压信号y″km进行归一化处理后，再利用自适应迭代方法分别对归一化后的两个信号进行拟合，从而得到两个拟合结果并代入Beer-Lambert定律公式进行反演后，最终得到消除闪烁噪声后的气体浓度。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 安徽农业大学 一种开放空间外界环境的气体闪烁噪声消除方法

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