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《一种用于一次谐波背景消除与基线校正的新型方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、物理学报ActaPhys.Sin.Vol.63,No.7(2014)070702一种用于一次谐波背景消除与基线校正的∗新型方法张锐1)2)y赵学玒1)胡雅君1)郭媛1)王喆1)赵迎1)李子晓1)汪曣1)1)(天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津300072)2)(天津科技大学电子信息与自动化学院,天津300222)(2013年9月18日收到;2013年12月11日收到修改稿)针对可调谐半导体激光吸收光谱一次谐波信号中具有背景信号及较大的基线信号,提出一种新型的背景消除与基线校正的处理方法.分析了一
2、次谐波背景中的激光器相关强度调制信号,电子学噪声和光学干涉条纹,采用无吸收谱线区域检测谐波方法消除背景信号.给出了激光器不同工作温度时的电流和强度之间的关系曲线,由此设计出消除背景后剩余基线的校正方法.文中给出了背景搜索方法的原理以及LabView软件流程图.设计了检测氟化氢气体的实验系统,根据谱线选取原则确定吸收谱线为1312.59nm,设置激光器的工◦◦作温度为27.0C,对应的背景温度为30.2C.一次谐波信号经过背景消除和基线校正后,信号的畸变得到明显改善,基线得到校正,验证了该方法在激光器
3、其他工作温度(26.7—27.2)是有效的,并对HF气体浓度精度的改善进行了定量分析,为一次谐波信号的后续处理提供了方便.关键词:可调谐半导体激光吸收光谱,一次谐波,背景消除,基线校正PACS:07.07.Df,07.57.TyDOI:10.7498/aps.63.070702均值的比值,可抑制光源波长漂移和扫描步长等因素对系统检测精度的影响[17].1引言在1f信号中具有背景及较大的基线信号,在可调谐半导体激光吸收光谱(tunablediode后续的信号数据处理中,需要进行背景消除及laserab
4、sorptionspectroscopy,TDLAS)技术广泛基线校正.目前在背景消除的研究中,Ruxton应用于痕量气体检测[1−4].在TDLAS中多采等[10;18;19]使用延时光纤消除相关强度调制信号.用波长调制光谱(wavelengthmodulationspec-Reid等[20−23]利用增加额外调制手段、改变光程、troscopy,WMS)技术,对激光器波长实现高频调采用高调制频率或者复杂的数据处理方法消除光制并采用谐波检测技术,可消除激光器和1/f噪学干涉条纹.Werle等[24
5、]采集通零气时的背景信声[5−8].在谐波检测技术中通常选用幅值较大的号进行谱线相减的背景消除方法.在基线校正的研一次谐波(thefirstharmonic,1f)和二次谐波(the究中,常采用多项式拟合[25;26]、导数法[27]、正交投secondharmonic,2f)作为检测信号,其中1f信号影法[28]、小波变换法[29;30]、奇异值分解法[31]等方的作用有:根据1f信号的峰峰值进行气体浓度检法.但是还没有针对TDLAS中的1f信号的背景及测[9;10].在免校准技术中用于标准化2f实
6、现消除较大基线的特殊性提出解决方法.激光光强的变化[11−15].利用1f重构吸收线型,实本文提出了一种用于一次谐波背景消除与现免校准的气体浓度检测[16].利用1f峰谷值与平基线校正的新型方法.以氟化氢(hydrogenfluo-国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2010CB327800)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20090032110053)资助的课题.†通讯作者.E-mail:zhangrui@tust.edu.cn©2014中国物理学会ChinesePhysic
7、alSocietyhttp://wulixb.iphy.ac.cn070702-1物理学报ActaPhys.Sin.Vol.63,No.7(2014)070702ride,HF)气体作为检测对象,设置系统检测1f信角,代入上式得号,分析了1f的主要背景信号,选取了HF的吸收I=[I(ν1)+∆I(ν1)·cos(ωt)]·{1−α(ν1)Cl谱线.该方法分为两步,第一步进行背景消除:采−α′(ν)·Cl·∆ν·cos(ωt−φ)用我们前期的研究工作[32],通过改变激光器工作1−1/2·α′′(ν)
8、·Cl·∆ν2·cos2(ωt−φ)温度改变发射波长至无吸收谱线区域进行检测谐1波(harmonicdetectioninnoneabsorptionspectral−···}.(5)region,HDINASR),利用背景搜索方法确定背景信2当∆I(ν1)不能忽略时,输出信号中1f项(cos项可号,进行背景消除.第二步进行基线校正:第一步产生小的直流成分,高次项能产生小的低次项,但背景消除后会有一个剩余基线,通过选取水平基线是如果∆ν很小这些可以忽略)为的一部分采样
