腔衰荡光谱系统信号提取方法研究开题报告

 2022-04-05 07:04

1. 研究目的与意义

背景:因为腔衰荡光谱是测量气体吸收光谱的一种精确方法,所以目前广泛应用于微量气体监测、燃烧诊断、光谱测量。随着现代检测技术向集成化、自动化、数字化、智能化方向发展,虚拟仪器开始在光谱测量中得到应用。

目的:从理论和实践两方面对腔衰荡光谱系统信号提取方法进行研究。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:结合气体探测基本要求,对腔衰荡光谱技术原理、优势、系统结构进行深入分析和研究;结合相关数学模拟和数据处理软件(如虚拟仪器软件labview等),对采集的腔衰荡光谱信号进行衰荡时间拟合算法分析,采用多种方法(如最小二乘法、列文伯格-马夸尔特算法、非线性牛顿拟合算法等)进行比较,并对其提取时间、误差、精度等结果进行分析.

预期目标:研究不同的衰荡信号提取方法,并结合labview软件进行算法了解和程序编写,对不同的提取方法进行研究和比较。

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3. 研究的方法与步骤

研究方法和步骤:1)开展文献调研,了解腔衰荡光谱技术测量大气成分的基本原理;2)分析腔衰荡光谱技术中衰荡信号获取需求,了解部分信号提取算法的特点(如快速傅里叶变换法、离散傅里叶变换法、列文伯格-马夸尔特算法、最小二乘法等);3)结合labview等软件工具,通过采用上述提取方法对模拟或实测衰荡信号进行处理,并从受噪声影响情况、拟合准确性和精度、拟合速率等方面对拟合方法进行比较分析,并逐步应用于实际数据的分析处理和气体浓度的获取。

4. 参考文献

[1] everest m a , atkinson d b . discrete sums for the rapid determination of exponential decay constants.[j]. review of scientific instruments, 2008, 79(2):023108-.[2] halmer d , basum g v , hering p , et al. fast exponential fitting algorithm for real-time instrumental use[j]. review of scientific instruments, 2004, 75(6):2187-2191.

[3] wang d , hu r , xie p , et al. diode laser cavity ring-down spectroscopy for in situ measurement of no3 radical in ambient air[j]. journal of quantitative spectroscopy and radiative transfer, 2015, 166:23-29.

[4] 姜亚军, 赵建林. 光腔衰荡光谱法中衰荡时间的优化提取[j]. 光子学报, 2009, 38(7):1740-1745.

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5. 计划与进度安排

(1)2022-2-01~2022-3-08查阅文献资料,进行文献综述,撰写开题报告,翻译英文文献;

(2)2022-3-09~2022-3-22查阅相关资料,了解腔衰荡光谱系统原理,分析腔衰荡吸收光谱系统基本结构和衰荡信号基本概念;

(3)2022-3-23~2022-4-05 研究不同的衰荡信号提取算法,结合软件进行算法了解和程序编写;

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