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关键词：
红外光谱,藓类,系统学,分级聚类分析,主成分分析
发表时间：
2011-12-27 16:34:46
傅里叶变换在差分吸收光谱技术气体浓度计算中的应用
吴小朵 | -> | 750| 2| 0.448585MB |傅里叶变换,差分吸收光谱技术,浓度计算,特征频率
摘 要 在实际测量得到的气体吸收光谱中, 发现大多数气体的吸收光谱具有明显的周期性, 而傅里叶变换正是用来寻求信号的频率特征。在加窗的条件下, 通过对不同气体的吸收光谱进行傅里叶变换, 来寻求光谱信号对应的特征频率。在数据分析过程中, 发现这样一个规律: 在气体吸收光谱经傅里叶变换后的频谱图中, 其对应特征频率的幅值与所测的气体浓度成明显的线性对应关系。因此, 提出一种新的差分吸收光谱浓度解析方法, 即利用气体吸收光谱傅里叶变换后其对应特征频率的幅值与浓度的关系, 建立一种浓度反演计算的线性关系式, 从而由气体吸收光谱傅里叶变换后特征频率的幅值直接求出气体的浓度。该方法完全摆脱了差分吸收光谱技术的理论基础, 大大减少了光谱分析和气体浓度反演计算的过程, 是一种值得进一步去探究的光谱分析方法。
20 世纪80 年代初, 由Noxon 首先提出了差分吸收光谱技术(DOAS) 的雏形[1 ] , 而Platt 等将该技术推广并应用于对流层大气研究领域[2 ] , 差分吸收光谱技术已经有几十年的发展历史, 并得到了广泛的应用[3 , 4 ] ; 在国内, 对该技术的研究也取得了突破性的成果[5 , 6 ] 。
在差分吸收光谱技术中, 是采取多项式拟合的方法来寻找光谱中的慢变化部分, 平滑或高频去噪的方法来去除光谱中的噪声信息, 再结合最小二乘法来反演计算所测气体浓度的[7 , 8 ] 。其中在慢变化和噪音的去除过程中, 带有很大程度上的不准确性和随意性, 只是一种相对准确的数学处理方
法; 此外, 在实际光谱测量过程中, 各种原因带来的光谱偏移现象对气体浓度反演计算也有很大影响。实际光谱测量中发现, 污染气体的吸收光谱都具有一定周期性, 是按照某固定的频率周期性波动的, 因此可以把傅里叶变换的方法应用到差分吸收光谱分析过程中, 通过对气体吸收光谱进行傅里叶变换, 寻求其对应的频谱信息, 根据特征频谱的强度和浓度的对应关系来反演计算气体的浓度。该方法不仅能准确的计算出气体的浓度, 并且可以避免光谱偏移给浓度反演计算带来的影响。
在差分吸收光谱技术中, 是采取多项式拟合的方法来寻找光谱中的慢变化部分, 平滑或高频去噪的方法来去除光谱中的噪声信息, 再结合最小二乘法来反演计算所测气体浓度的[7 , 8 ] 。其中在慢变化和噪音的去除过程中, 带有很大程度上的不准确性和随意性, 只是一种相对准确的数学处理方
法; 此外, 在实际光谱测量过程中, 各种原因带来的光谱偏移现象对气体浓度反演计算也有很大影响。实际光谱测量中发现, 污染气体的吸收光谱都具有一定周期性, 是按照某固定的频率周期性波动的, 因此可以把傅里叶变换的方法应用到差分吸收光谱分析过程中, 通过对气体吸收光谱进行傅里叶变换, 寻求其对应的频谱信息, 根据特征频谱的强度和浓度的对应关系来反演计算气体的浓度。该方法不仅能准确的计算出气体的浓度, 并且可以避免光谱偏移给浓度反演计算带来的影响。
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