傅里叶变换红外光谱自适应数字滤波算法研究

针对傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在不同类型环境噪声下导致的仪器性能下降的问题,提出了一种根据不同环境噪声实时更新滤波参数的自适应滤波算法。对该算法的基本原理和实现过程进行了理论推导,分析了不同滤波参数设置下的滤波效果,进而利用设计的滤波算法对实测光谱数据进行了滤波处理,对比分析了不同滤波方法下的光谱信噪比(SNR)。研究结果表明:基于巴特沃斯滤波的自适应FTIR光谱滤波方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段的SNR较传统硬件滤波分别提高了1.29倍和1.13倍,表明该算法可以有效提升FTIR光谱信噪比,改善FTIR仪器的性能指标。

基于OP-FTIR法监测城市交通排放CO、CO_2、N_2O和CH_4气体

介绍了在傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术基础上发展起来的一种监测气体的新方法——开放光程傅里叶变换红外光谱(OP-FTIR)法和基于非线性最小二乘法反演气体浓度的算法。利用OP-FTIR系统对广州交通排放CO、CO2、N2O和CH4气体进行了连续监测,并对实验结果进行了分析。实验表明:广州交通排放CO、CO2、N2O和CH4气体浓度与交通流量密切相关,并具有明显的日变化周期特征。整个监测期间,CO2和CO、CH4具有较高的相关性。

温室气体及碳同位素比值傅里叶变换红外光谱分析的温度依赖关系研究

为了研究温度变化对温室气体及碳同位素比值光谱定量分析的影响,首先从理论上分析得出温室气体浓度及δ13CO2值的定量反演主要取决于吸收系数,并研究了吸收系数的计算方法。其次结合HITRAN数据库,研究了温度对线强、展宽以及吸收系数的影响规律,结果表明:压强为1 atm(1 atm=1.013×105Pa)恒定条件下,温度变化时,吸收系数受线强变化的影响强于受展宽变化的影响。最后通过实验验证了温室气体和碳同位素比值傅里叶变换红外光谱(FTIR)反演的温度依赖关系,其中碳同位素比值受温度变化影响幅度最大,单位温度变化对δ13CO2值的影响为14.37‰。文中结果为高精度温室气体及碳同位素比值红外光谱监测装置中的温度监控系统设计提供了理论依据。

FTIR法测量中水汽吸收对测量精度影响的初步研究

水汽吸收线分布于整个中红外波段,它的存在干扰红外光谱的定量分析。分析了水汽谱吸收对测量精度的影响。利用傅里叶变换红外光谱法分别测量了经过干燥处理的待测气体和未经干燥处理的待测气体,并分别对两次测量中CO、CO_2、N_2O和CH_4浓度的测量精度及检测限进行了比较。实验表明:对样气进行干燥预处理可以提高测量精度和检测限。

δ^(13)CO_2值傅里叶变换红外光谱检测标准尺度校准方法

为了提高δ13CO2值的FTIR检测准确度,保证不同检测系统检测数据之间的兼容性,需要对测量值进行标准气体校准。首先研究了δ13CO2值的标准气体校准方法,重点研究了浓度直接校准法和δ13CO2值经验校准法的校准过程,在此基础上对δ13CO2值的FTIR测量值进行了校准修正。校准修正结果表明:校准后δ13CO2值的测量准确度有明显提高,浓度直接校准法和δ13CO2值经验校准法的准确度分别提高5.5和6.4倍。该研究有助于提高FTIR技术的检测准确度和不同系统之间检测值的兼容性。

傅里叶变换红外光谱仪动镜倾斜和动态校准研究

分析了迈克尔逊干涉仪中动镜和定镜在圆形通光孔径情况下动镜在扫描过程中倾斜对干涉调制度的影响.为满足干涉调制度要求,理论计算发现动镜倾斜角度需控制在1″以内,对应的相位误差为±6.6°以内.为了解决此问题,使动镜和定镜保持准直,采用定镜动态校准系统对动镜倾斜误差进行校准.实验结果表明,校准后的XR和YR相位误差的均方根分别为1.02°和1.25°,满足系统要求.动态校准系统能够有效地校准动镜长距离运动过程中发生的倾斜误差,对高分辨光谱仪的设计和研制具有一定的指导意义.

傅里叶变换红外光谱对枯草芽孢杆菌的光学特性研究

使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,测量了两种不同浓度的枯草芽孢杆菌的红外透过率谱,根据朗伯-比尔定律计算出它们的质量消光截面,通过算出复折射率的虚部,再使用KK(Kramers-Kronig)关系,导出复折射率的实部,并对实验结果作了分析和讨论。通过研究枯草芽孢杆菌复折射率的测量和分析方法,对于进一步研究生物气溶胶的吸收和散射特性、拓宽生物气溶胶的测量和遥测技术方法,具有重要的意义。

傅里叶变换红外光谱辐射定标方法的研究

红外辐射定标是红外遥感信息定量化的关键技术,对所测光谱进行定标是定量分析中的重要环节。给出了两点定标、线性多点定标和非线性多点定标的具体算法,使用傅里叶变换红外光谱仪,测量了HFY-302B和HFY-300B型黑体在不同温度下的辐射谱,其中一些辐射谱用于定标,使用另外一个特定温度下的辐射谱来检验定标结果,结果表明,线性多点定标方法更加准确。

利用SOF-FTIR技术监测化工厂区VOCs排放

易挥发有机化合物(VOCs)的来源广泛且参与大气光化学反应,是光化学污染物的主要前体物,也是影响城市和区域大气质量的重要污染物,工业生产过程中多点源、面源和无组织源排放的VOCs是其重要来源。对于多点源、无组织排放源,其所包含的各种污染排放情况复杂且存在较多未知因素,一直缺乏便捷和快速的监测手段。利用车载掩日法通量遥测技术(SOF-FTIR),以太阳直射光的红外辐射作为接收光源,快速扫描工厂污染区域并进行实时的气体泄漏监测,具有结构轻便、便于移动测量、可进行多组分、低浓度、远距离遥测等优点。实验分析表明,该方法可快速大范围地对化工厂区的VOCs排放进行监测并给出其时空分布情况,可为试验地区相关的环保决策提供有效的数据支持。

基于太阳光谱的FTIR技术监测石油化工区丙烯的浓度分布

介绍了一种基于太阳光谱的傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术实时监测石油化工区丙烯浓度分布情况的新方法和非线性最小二乘法反演污染气体浓度的算法。利用自主研发的车载FTIR系统对预监测污染源区域做闭合环路测量获取背景参考谱、测量谱,同时应用气体辐射传输的简化模型计算得到大气透过率谱,最终应用非线性最小二乘拟合算法对大气透过率谱反演得出污染源区域周边污染气体分布的柱浓度信息。运用此方法实际遥测了上海高桥石油化工区丙烯排放的情况,实验结果显示,测量的丙烯柱浓度分布准确地反应了污染物的排放和扩散情况,证明了车载FTIR技术在区域性污染气体监测方面的实用性。

基于触发采样方法和相位校正的红外光谱测量的应用研究

傅里叶变换红外光谱仪可实现对高温烟气的多组分同时测量,在该方面具有广泛的应用前景。而决定其能否成功应用的重要因素之一,在于测量系统中对红外干涉图采样的相位误差控制。论述了系统相位误差产生的主要原因,通过分析氦氖激光干涉信号过零均匀性,说明了产生相位误差的主要原因是激光信号与参考信号的相位差。与此同时,定量分析了相位误差对仪器信噪比的影响,通过Mertz相位校正方法得到了仪器信噪比较之原来提高了数千倍。并进行了相关实验。实验结果表明,基于此干涉图采样方法的系统满足高温烟气测量的需要。

四种典型旋转型干涉仪的光程差分析和仿真

从经典迈克尔逊干涉仪结构出发,主要分析了四种旋转型干涉仪的结构特点,以及干涉仪的光程差与旋转角度之间的关系。通过设定参数,使用干涉仪光程差表达式对这四种旋转型干涉仪的光程差作了模拟仿真。在干涉仪光程差表达式基础上,对这四种旋转型干涉仪的旋转速度与旋转角度之间关系也作了模拟仿真。通过对干涉仪光程差的模拟仿真和比较,能够直观地反映出干涉仪光程差与旋转角度之间的关系。在要求运动速度误差控制在3%以内情况下,讨论了四种旋转型干涉仪的旋转角度范围。通过对干涉仪的光程差分析和仿真,这对于研究干涉仪的结构和性能分析具有很好的借鉴意义。

反射式FTIR监测温室气体浓度及其变化规律

工业革命以来,温室效应引起的全球气候变迁问题越来越受到人们的关注。人类活动相关的主要温室气体是CO2,CH4,N2O和CO,对其浓度进行连续测量,获取浓度随时间的变化规律对大气环境科学具有重要意义。使用多次反射池FTIR系统在浙江地区对这四种气体进行了监测,通过对测量的气体吸收光谱进行光谱定量分析,获取了待测组分的浓度信息,并对其变化规律进行了分析。同时对仪器的性能进行了检测,结果表明,多次反射池FTIR是进行环境气体监测的一种快速有效直接的监测手段。

广州亚运会期间多组分污染气体的抽取式FTIR监测

利用抽取式傅里叶变换红外光谱(FTIR)测量系统于2010广州亚运会期间对广州白云机场地区大气中的多种污染气体进行了连续监测。介绍了系统组成和光谱定量分析方法,并对浓度结果进行了分析。结果显示,一氧化碳和臭氧小时均值浓度具有日周期变化,虽然在监测期间出现了几个极值,但是仍然达到国家二级标准。乙烯和乙炔小时均值浓度具有同步变化规律,两者应来自同一排放源。在整个亚运会期间所监测的污染物组分中未发生明显超标状况,在此期间采取的减排控制措施是有效的。

FTIR监测浙江地区空气中C_2H_2和C_2H_6及其相关分析

使用多次反射池FTIR系统在2010年12月对浙江地区两种挥发性气体乙炔(C_2H_2)和乙烷(C_2H_6)进行了监测,通过对测量气体的吸收光谱进行光谱定量分析,获取了这两种组分的浓度信息,并分析了它们的相关性。研究结果表明,该测量系统能以非接触的方式对空气中多种气体进行在线监测,及时反应测量区域内浓度信息。

用于药品无损分析的近红外光谱检测系统光学设计

为实现药品的无损快检,设计了基于傅里叶变换红外光谱检测的光学系统,系统工作波段为4000~12000 cm^(-1)。设计合适的光学结构并确定光学元件的特征参数,用Zemax对设计的光学系统进行光线追迹和优化分析。搭建实验平台,采集了5种相似药品的近红外光谱数据,用主成分分析法(PCA)结合误差反向传播人工神经网络算法(BPANN)对数据进行处理,有效区分了5种药品的光谱,识别准确率达到93.333%。实验结果表明:该近红外光谱检测系统适用于药品的无损分析,能有效鉴别相似药品。

分析温室气体及CO2碳同位素比值的傅里叶变换红外光谱仪

改进了傅里叶变换红外分析仪(FTIR)的硬件设计以实现温室气体及CO2碳同位素比值的多组分、高精度、连续自动测量。首先,对FTIR分析仪测量系统进行了设计和理论分析,引入了温度和压力监控系统以及全密封气路干燥系统。然后,讨论了光谱的定量分析过程。最后,设计了标准气体对比测量实验。实验结果表明:分析仪测量CH4,CO,CO2和δ13 CO2值的标准偏差分别为0.01×10-6,0.011×10-6,0.239×10-6和0.572‰,与常规FTIR测量系统相比,其检测的标准不确定度分别提高了6.3,8.45,10.54和14.73倍,其系统误差分别提高了2.88,1.93,4.67和4.66倍;对比分析仪与同位素质谱仪对δ13 CO2值的测量结果,标准偏差分别为0.572‰和0.171‰,二者测量的标准不确定度相近。所设计的温室气体及CO2碳同位素比值FTIR分析仪能够满足多组分、高精度、连续自动测量的需要。

甘肃中小房地产企业发展战略调整对策分析——以兰州企业为例

随着国民经济的不断发展,房地产业已经成为我国国民经济的重要支柱产业。在兰州市,近年来房地产企业为城市的发展和建设做出了重要的贡献,房地产企业的发展壮大已成为带动地方经济发展的一支极其重要的力量。在这个战略制胜的时代,企业之间的竞争越来越表现为发展战略的竞争,中小房地产企业如何在外部环境不断变化的情况之下制定出具有前瞻性的企业发展战略,从而提高房地产企业的竞争力成为研究的出发点和归宿。

基于巴特沃斯滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法研究

针对傅里叶变换红外光谱仪因信号噪声干扰较大而导致仪器性能下降的问题,提出了一种基于巴特沃斯带通滤波器的傅里叶变换红外光谱处理方法。首先对带通滤波电路的传递函数进行了理论推导,随后结合光谱仪参数并经电路软件Multisim仿真确定电路元件的具体值,并通过实验进一步优化直至满足设计要求指标,最后将设计的带通滤波器用于光谱仪中,对比分析了增加滤波板前后测量得到的仪器信噪比。实验结果表明:基于巴特沃斯滤波器的红外光谱处理方法在2100~2200 cm^(-1)和2500~2600 cm^(-1)波段得到的仪器信噪比分别为未加滤波器由传统处理方法得到的仪器信噪比的1.83倍和1.96倍。表明新处理方法有效提高了仪器信噪比,改善了仪器的性能指标。