發(fā)布時間：2017-12-19 22:25

  本文關(guān)鍵詞：高性能FTIR光譜儀數(shù)據(jù)采集與處理方法研究　出處：《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：針對高性能的FTIR儀器對高精度采樣與處理方法的需求,本文研究了采樣誤差對干涉圖的影響,設(shè)計并實現(xiàn)了基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣與處理方法,在此基礎(chǔ)上研究了同步采樣方法,最終對基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣與處理方法進行了測試分析。分析了 FTIR光譜儀中幾種典型的采樣誤差,并基于這幾種誤差類型,針對入射光源為單色光和復(fù)色光的情況,分別建立了理想情況和存在采樣誤差時干涉圖的數(shù)學(xué)模型,并對其進行了模擬仿真。計算了復(fù)色光時不同采樣誤差下光譜強度的相對誤差。利用基于激光觸發(fā)采樣與處理方法的系統(tǒng),研究了干涉圖相位校正過程中數(shù)據(jù)點數(shù)對復(fù)原光譜的影響,對比分析了 Mertz相位校正方法中使用65536數(shù)據(jù)點與1024數(shù)據(jù)點參與相位校正后儀器信噪比的變化情況。結(jié)果表明,使用65536數(shù)據(jù)點進行相位校正后的光譜在2100～2200cm-1和2500～2600cm-1波段范圍的儀器信噪比分別是后者的1.9和3.4倍。由于激光觸發(fā)采樣方法不能通過后期的相位校正改進干涉儀動鏡運動不均勻所引起的采樣誤差。因此高性能FTIR光譜儀的研制需要對數(shù)據(jù)采樣及處理方法進行改進,研究一種環(huán)境適應(yīng)性好,采樣頻率較高的干涉圖重建方法。所以研究并實現(xiàn)了基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣及處理方法。其可以降低對光路穩(wěn)定性、準直性的要求,簡化光路調(diào)節(jié)過程,增大測量范圍。研究了等時間同步采樣方法,其對激光與紅外信號的采樣和插值操作都是同步的,保證了時間上的一致性,簡化了激光干涉信號過零點信息的提取,降低了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜度。對比研究了 "Brault"方法改進采樣及處理方法和激光觸發(fā)采樣方法的數(shù)據(jù)處理時間及儀器信噪比。實驗結(jié)果表明,基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣及處理方法該方法得到的信噪比更高,是后者的1.4倍。以空氣中CO2、CO、CH4氣體為例,比較了兩種方法能夠得到的檢測限及檢測精度。實驗結(jié)果表明,基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣方法得到背景空氣中的CO2、CO、CH4的檢測限分別是基于激光觸發(fā)采樣方法系統(tǒng)的5.8、1.8、4倍,檢測精度分別是后者的5.9、2.4、4倍。為了驗證"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣及處理方法對儀器性能指標的影響,對其進行了連續(xù)實驗觀測。結(jié)果表明,基于"Brault"方法改進的數(shù)據(jù)采樣及處理方法可以用于連續(xù)監(jiān)測。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH744.1;TP274.2

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本文編號：1309677