基于Gabor变换的TDLAS检测信号的降噪研究

作     者：崔海滨 杨柯 张龙 吴晓松 刘勇 王安 李慧 计敏 无

作者机构：中国科学院合肥物质科学研究院应用技术研究所安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 北京市烟草质量监督检测站北京100029 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2016年第36卷第9期

页      面：2997-3002页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(21203203)资助 

主　　题：Gabor变换 二次谐波 降噪 

摘      要：可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术结合波长调制光谱（WMS）技术是用于痕量气体检测的重要技术手段。通过锁相放大器进行谐波检测,对解调得到的二次谐波信号进行分析可获得气体吸收的信息。但由于二次谐波信号受到噪声的影响,降低了检测系统的精度和稳定性。为了提高 TDLAS检测系统的信噪比（SNR）,提出了一种基于 Gabor变换对二次谐波信号进行数字滤波降噪的方法。以 CH4在1653.72 nm处的吸收光谱为例,通过仿真和实验对该降噪方法的有效性进行了验证。仿真结果表明,通过 Gabor 变换对信噪比为0dB的二次谐波信号进行处理后,系统的信噪比可提高15.73 dB。实验结果表明,基于Gabor变换进行降噪处理后,CH4浓度在0.001%-0.02%区间内与二次谐波峰值的线性相关系数r达到了0.99659,且系统的检测精度和稳定性明显提高。