數(shù)字信號處理技術(shù)在氣體檢測中的應(yīng)用

王振霞 靳晨聰 薄立康

摘要

基于信息化時代背景下，數(shù)字信號處理技術(shù)作為一項新型的高端技術(shù)，憑借其自身強大的優(yōu)勢特點，被廣泛的應(yīng)用于社會各個領(lǐng)域當(dāng)中，不但為企業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮其重要的作用。同時也影響著人們的生活領(lǐng)域，并為人們的實際生產(chǎn)生活提供重要的技術(shù)保障。本文主要對氣體檢測中濾波技術(shù)進行了論述，同時對數(shù)字信號處理技術(shù)在氣體檢測中的應(yīng)用進行了全面分析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字信號 處理技術(shù) 氣體檢測 濾波技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，促進了數(shù)字信號技術(shù)的發(fā)展成熟。數(shù)字技術(shù)在實際的生活當(dāng)中得到了普及性的發(fā)展。數(shù)字技術(shù)作為目前一項高端的技術(shù)，在計算機領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)藥領(lǐng)域等都得到了應(yīng)用，并發(fā)揮其強大的功能優(yōu)勢，促進了社會各個生產(chǎn)領(lǐng)域的良好發(fā)展。由于傳統(tǒng)的模擬信號可控性相對較弱，已經(jīng)無法順應(yīng)社會發(fā)展的需要，逐漸被數(shù)字信號處理技術(shù)所取代，并且在未來的發(fā)展過程當(dāng)中，必然會成為主流趨勢，為社會各個生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)揮其重大的作用，并且為我國社會的發(fā)展作出重大的貢獻。

1氣體檢測中濾波技術(shù)分析

隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷發(fā)展壯大，工業(yè)生產(chǎn)中廢棄排放量正在逐年增加，并且工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的有毒有害氣體泄漏事故起因較為復(fù)雜，導(dǎo)致泄漏的原因在于以下幾點內(nèi)容。例如，安全管理意識、安全防范意識、安全技術(shù)措施、自然災(zāi)害等因素，以上影響因素在一定程度上增加了安全事故發(fā)生的幾率。綜上所述，充分表明了工業(yè)氣體檢測技術(shù)仍然存在局限，因此為了降低有害氣體泄漏的幾率，工業(yè)企業(yè)需要加強完善氣體檢測系統(tǒng)。同時，要不斷引入先進的氣體檢測技術(shù)，加強對有害氣體的實時監(jiān)控，建立完善的預(yù)警系統(tǒng)。當(dāng)前，在對工業(yè)有毒氣體的檢測當(dāng)中，通常情況下主要采用電化學(xué)傳感器、以及物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)完成檢測工作。例如，基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光收光譜氣體傳感。該技術(shù)能夠借助光纖耦合技術(shù)，能夠順利檢測出管道氣體參數(shù)，從而獲取到壓力與溫度等相關(guān)數(shù)值。TDLAS技術(shù)具有較高的靈敏度，并且具備較好的動態(tài)化，為進行污染成因研究、氣體組成研究等工作，提供了重要的技術(shù)保障。其中，TDLAS技術(shù)所涉及到的濾波技術(shù)，具體主要包括αβγ濾波、小波更換等。通常情況下，可以通過采用數(shù)字濾波器過濾與處理檢測數(shù)據(jù)，從而提升氣體檢測中濾波算法的有效性。

2數(shù)字信號處理技術(shù)在氣體檢測中的應(yīng)用

2.1數(shù)字濾波的算法分析

在氣體檢測中的數(shù)字信號處理中，通常會采用DSP芯片實現(xiàn)濾波。其基本的流程在于以下幾點內(nèi)容：

（1）在配置存儲單元內(nèi)存儲采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。然后在利用濾波系數(shù)過濾采樣值，設(shè)置濾波系數(shù)對短時間內(nèi)的采樣信號進行濾波可以看作對有限序列的濾波，從中獲取到過濾后的信號。

（2）將信號進行PPT轉(zhuǎn)換。通過頻域信號成績的PPT進行反向變換，從而獲取到輸出的信號。

（3）采用起初的計算方式，然后利用時域?qū)?shù)據(jù)進行卷積計算。此外，該試驗程序主要通過循環(huán)尋址方式實現(xiàn)卷積乘法累加，預(yù)先在存儲器中建立一個數(shù)據(jù)緩沖，與此同時，需要對其設(shè)定長度。通過不同指針對所收集的樣品數(shù)據(jù)進行存儲，同時要保證由低地質(zhì)向高地址的順序錄入，通過此種方式完成數(shù)據(jù)的處理。

（4）濾波作為數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對數(shù)據(jù)處理發(fā)揮著重要的作用。在進行濾波參數(shù)的具體設(shè)定過程，相關(guān)技術(shù)人員要結(jié)合測量信號具體參數(shù)而定，切勿盲目的進行設(shè)定。此外，在檢測氣體測量中的二次諧波過程當(dāng)中，等待處理的信號是未知的，如若想順利的完成數(shù)字處理，則需要了解待測信號的幅值、以及待測信號的頻率，只有把握好上述兩方面，才能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)處理的正確性。

2.2試驗仿真的效果分析

在具體的試驗過程當(dāng)中，通過軟件實現(xiàn)對測量仿真環(huán)境進行模擬，通過對仿真環(huán)境的模擬，進一步分析處理數(shù)字信號濾波器。并結(jié)合二次諧波的調(diào)諧原理，借助軟件的優(yōu)勢，構(gòu)建一個實驗?zāi)Ｐ?。調(diào)諧信號及待測信號都是基于相同頻率、不同幅值的正弦信號模擬，待測信號與調(diào)諧信號都是通過乘法器進行處理，然后將示波器與信號進行有效連接，則顯示出調(diào)諧信號。如果被測信號與參考信號基于相同頻率的情況下，此時會產(chǎn)生直流信號，而獲取到的直流信號即試驗中二次諧波的幅值信號。如若直流信號受到外界因素所影響，則會促使待測信號產(chǎn)生大量噪音，將會降低其獲取清晰信號的幾率。因此，通過低通濾波器完成信號初步處理，但是當(dāng)前的這種設(shè)計形式，難以確定濾波器的性能指標(biāo)。為了最大限度獲取濾波性能指標(biāo)，則可以預(yù)先對信號進行頻譜分析，從而獲取到待測信號中的信息參數(shù)。如若頻率與幅值均相同的情況下，此時在數(shù)字信號處理中，則會輕松的獲取到濾波器參數(shù)。通過實驗分析得出，在低頻區(qū)內(nèi)主要體現(xiàn)出了待測信號中的有用信號，而噪聲信號卻體現(xiàn)了高頻特征?；谏鲜銮闆r而言，在處理信號時，可采用設(shè)定低通濾波器實現(xiàn)。

3結(jié)語

隨著我國工業(yè)化生產(chǎn)進程不斷加快，工業(yè)產(chǎn)生的有害氣體嚴(yán)重威脅著生產(chǎn)的整體安全性?；诖饲闆r下，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)需要根據(jù)當(dāng)前的實際現(xiàn)狀，加強對有害氣體的治理，降低工業(yè)生產(chǎn)排放出的有害氣體，提高生產(chǎn)的安全性與可靠性。因此，生產(chǎn)企業(yè)針對當(dāng)前有害氣體排放情況，企業(yè)要積極引進先進的測量技術(shù)，加強對氣體進行檢測。而傳統(tǒng)的測量方法已經(jīng)適應(yīng)當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的實際需要，無法對有害氣體作出準(zhǔn)確的檢測。而數(shù)字信號處理技術(shù)作為一種全新的技術(shù)，在氣體檢測當(dāng)中的應(yīng)用，不但可以對氣體作出實時的檢測，而且還能夠獲取數(shù)據(jù)支持預(yù)警與管理。在實際的氣體檢測過程當(dāng)中，由于受到諸多外界因素所干擾，導(dǎo)致其檢測信號缺乏一定的準(zhǔn)確性。因此，為了提升氣體檢測的準(zhǔn)確性，則需要給予數(shù)字信號處理技術(shù)足夠的重視，并注重發(fā)揮數(shù)字信號處理技術(shù)的優(yōu)勢，加強對采集信息的處理，進而全面提升氣體檢測的準(zhǔn)確性。

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