封装西林药瓶残留氧气检测中的谐波基线校正和去噪方法

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1、第!$卷"第@期!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析H.*a!$"W.a@"II=&L@P=?%==%'$年@月!!!!!!!!!!!!GI4952./9.IK+,JGI4952+*8,+*K/)/83F3/5"=%'$!封装西林药瓶残留氧气检测中的谐波基线校正和去噪方法刘永胜!贺建军"!朱高峰!阳春华!桂卫华中南大学信息科学与工程学院"湖南长沙!>'%%@!摘!要!可调谐激光二极管吸收光谱%CTN8G&技术的成熟和快速非接触气体浓度测量的优点"十分适合用于对封装西林药瓶内残留氧气进行浓度检测!采用CTN8G技术对封装西林药瓶内残留氧气进行浓度检测"检测系统的光路

2、经过空气和玻璃药瓶"玻璃瓶壁对激光的散射和衰减是检测系统的主要干扰"给二次谐波信号的稳定性带来了很大影响!设计和搭建了基于CTN8G的封装西林药瓶残氧量检测系统!针对从系统中提取出的二次谐波信号"提出了一种基于小波变换的基线消除和噪声滤除方法"解决在残留氧气浓度检测过程中基线漂移和噪声干扰问题"克服玻璃瓶壁对二次谐波信号的干扰"效果明显!选用*/K

3、重构信号!对氧气浓度为='c的西林瓶的测量结果表明"处理后谐波信号和理论信号之间的相对误差由处理前的'a=?c下降到了%a'=c"证明了此方法可以很好地解决在残留氧气浓度检测过程中基线漂移和噪声干扰问题"克服玻璃瓶壁对二次谐波信号的干扰"为氧气浓度测量提供很高质量的信号!关键词!可调谐激光吸收光谱%CTN8G&(西林药瓶残留氧气检测(小波变换(基线校正(去噪中图分类号!]>!!a&!!文献标识码!8!!!+B3!'%a!L?>"ba)//,a'%%%P%&L!#=%'$$%@P=&L@P%&幅度调制%#8(&引起的偏移噪声"其中探测器噪声又包含#'$!对此"文献#=$

4、提出了采用硬件数字滤引!言粒噪声和热噪声波的方法来解决相关噪声"这在实际工程应用上面很有实用!!封装西林药瓶内残留氧气浓度在线检测一直是相关行业意义"但是硬件的介入也会对信号增加一定的干扰"给检测的难点和热点"药瓶内的残氧量和瓶内药品的质量和保质期带来新的不确定性因素!有着很密切的关系!瓶内的氧气含量如果超出了行业标准"目前国内外的研究主要集中在软件滤波方法"如小波变会使得药品变质"给药品生产和医疗安全带来严重威胁!所#!P&$)卡尔曼滤波#?$)修正加权滑动平均数字滤波#$$)修正换以在药品完成西林瓶封装后"还必须进行残留氧气浓度检#@$经验模态分解滤波等!这些滤波

5、方法能够应用于不同的实测!目前大部分制药企业采用的检测方法是使用氧气分析仪验系统或工业现场"但是对于封装西林药瓶内残留氧气浓度进行抽样检测"氧气分析仪主要依靠化学比色法)气相色谱检测"单一的滤波算法并不能很好地解决系统中存在的噪声法)电化学法等传统的离线检测方法!检测时需将药瓶进行问题!此外"玻璃瓶壁对激光的折射)散射及干涉作用也会侵入式检测"对样品具有破坏性"且检测存在着较大误差!对最终的检测精度带来很大影响!对于这部分干扰"首先在而使用可调谐激光二极管吸收光谱%CTN8G&技术"因其可实系统上通过硬件来减小"如在激光进入玻璃瓶前"先经过聚现在线原位测量)系统响应快

6、)气体间交叉干扰小和测量精度焦透镜聚焦成平行光"然后沿着与水平方向成一定夹角的光高等优点"非常适合用于玻璃药瓶内残氧量的在线检测!路从玻璃瓶的中心位置倾斜穿过"这样便可以减少玻璃瓶壁但是"在采用CTN8G技术的检测系统中"噪声对测量引起的干涉和反射的影响!在此基础上"进一步设计出一种精度具有较大的影响!在CTN8G检测系统中"主要存在的软件滤波算法来解决剩余的噪声和光学干扰!噪声有'光学噪声)探测器噪声)激光额外噪声和随机剩余本研究采用CTN8G技术对封装西林药瓶残留氧气进行!收稿日期!=%'?P%?P'$%修订日期!=%'?P'%P=L!基金项目!国家自然科学基金项

7、目%?'&!!%='"?''$>'!=&"高等学校博士学科点专项科研基金项目%=%'!%'?=''%%?$&资助!作者简介!刘永胜"'L@@年生"中南大学信息科学与工程学院硕士研究生!!4P<+)*'*)3K/9/3!'?!a9.<"通讯联系人!!4P<+)*'bb;4!9/3a4J3a9,第@期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!光谱学与光谱分析=&LL浓度检测"首先从锁相器6"U1数字接口中读取二次谐波信d'"这相当于一个噪声带宽