數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在氣體檢測(cè)中的應(yīng)用

文/邸占立 楊松榮 馬春雪

隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，工業(yè)化產(chǎn)業(yè)的基地已經(jīng)遍布我國(guó)各個(gè)地方，而工業(yè)化的生產(chǎn)在其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很多有害的氣體，而這些氣體不但會(huì)對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)的整個(gè)過(guò)程造成一定的危害，同時(shí)，又會(huì)對(duì)空氣造成一定的污染，并間接的影響人們的身體健康，因此，一定要對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的所有氣體做出精確的測(cè)試，檢驗(yàn)處什么氣體是可以直接排放，而什么氣體是需要進(jìn)行在加工然后再排放的，因而對(duì)于氣體的檢測(cè)也成為研究人員們非常注重的問(wèn)題，同時(shí)研究人員通過(guò)對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的應(yīng)用來(lái)研究如何對(duì)氣體的種類和組成進(jìn)行精確的檢測(cè)，通過(guò)這種技術(shù)對(duì)氣體的檢測(cè)，使我國(guó)的工業(yè)化生產(chǎn)中所產(chǎn)生的氣體能夠得到良好的處理，間接的是我們的環(huán)境更加的美好。

1 氣體檢測(cè)中所用到的濾波技術(shù)

隨著我國(guó)各項(xiàng)技術(shù)的逐漸成熟，我國(guó)工業(yè)化的生產(chǎn)規(guī)模得到了很大程度的發(fā)展，而伴隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的不斷壯大，就導(dǎo)致工業(yè)化氣體越來(lái)越多的排放到大氣當(dāng)中，而這些氣體中所包含的成分非常多，大部分的氣體是會(huì)對(duì)環(huán)境、人體造成不同程度的危害，因此，我們針對(duì)如何分辨氣體成分這一技術(shù)做詳細(xì)研究，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，而對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，主要用到的技術(shù)就是濾波技術(shù)，我們對(duì)濾波技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究。

濾波技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是以可協(xié)調(diào)的半導(dǎo)體為基礎(chǔ)，然后將此半導(dǎo)體的激光通過(guò)收光譜進(jìn)行氣體的傳感。具體來(lái)說(shuō)就是，就是需要將工廠中所排放的氣體通過(guò)一種管道，然后在這個(gè)管道中加入光線耦合技術(shù)，并通過(guò)光纖耦合技術(shù)，對(duì)管道中的這些氣體進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)檢測(cè)就能夠較為準(zhǔn)確的得出氣體的參數(shù)，然后能夠獲得可以分辨氣體種類的相關(guān)數(shù)值，也就是壓力、溫度等。而濾波技術(shù)的主要原理就是通過(guò)不同光波的組合，通過(guò)不同光波的性質(zhì)，如波長(zhǎng)、幅度等，對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，而濾波技術(shù)所采用的光波就是我們較為熟悉的α 射線、β射線及γ 射線等。通過(guò)以上的分析，利用光波對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，使有害氣體被篩選出來(lái)，并進(jìn)行合理的處置，減少對(duì)空氣的污染。

2 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在氣體檢測(cè)中的應(yīng)用

由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的氣體也越來(lái)越多，而這其中所包含的有害氣體占大多數(shù)，因此，為了使有害氣體得到最大程度的鑒別，并得到及時(shí)的處理，工廠中需要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)內(nèi)部的管理、提高安全防范意識(shí)及提升工廠中的安全技術(shù)措施，除了對(duì)這些加強(qiáng)管理外，就是需要利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)來(lái)對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，然后通過(guò)檢測(cè)使氣體得到精確的甄別和處理。

2.1 數(shù)字濾波的分析

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在進(jìn)行氣體檢測(cè)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)使用DSP 這種芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波。其主要的操作流程分別是，首先需要將采集到的所有的數(shù)據(jù)以及各種信息存儲(chǔ)到合適的存儲(chǔ)單元內(nèi)，接著使用不同濾波的不同性質(zhì)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行過(guò)濾，而過(guò)濾這一過(guò)程主要是對(duì)濾波射線的系數(shù)進(jìn)行設(shè)置，然后對(duì)短時(shí)間內(nèi)通過(guò)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾篩選，并最終成為有限序列的濾波。然后，將以上過(guò)濾后得到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PPT 格式，具體來(lái)說(shuō)就是，將過(guò)濾后得到的信號(hào)通過(guò)PPT 進(jìn)行反向的轉(zhuǎn)換，然后將篩選出的信號(hào)能夠完整的輸出。

接下來(lái)就是對(duì)輸出的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，具體的方式就是使用最初的計(jì)算方式，通過(guò)對(duì)不同時(shí)段的數(shù)據(jù)進(jìn)行卷積計(jì)算，同時(shí)，卷及計(jì)算的具體操作使需要利用循環(huán)的尋址方法來(lái)進(jìn)行卷積計(jì)算中的累加計(jì)算，在計(jì)算完成后，將計(jì)算后的結(jié)果放入到存儲(chǔ)器中設(shè)置好的數(shù)據(jù)緩沖中，且還需要對(duì)此設(shè)定出長(zhǎng)度，然后將不同的長(zhǎng)度保存到相應(yīng)的存儲(chǔ)庫(kù)中，在這個(gè)過(guò)程匯總，需要保證錄入的順序?yàn)橛械偷刭|(zhì)相高地址有序進(jìn)行，最終完成對(duì)數(shù)據(jù)的處理。

上文分析了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，而對(duì)數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，較為重要的環(huán)節(jié)就是濾波，濾波在數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)中有著重要的地位，對(duì)數(shù)據(jù)的處理有著重要的影響，因此，對(duì)濾波的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，一定要仔細(xì)謹(jǐn)慎，要結(jié)合實(shí)際的對(duì)信號(hào)的測(cè)量來(lái)進(jìn)行參數(shù)的具體設(shè)定，不可隨意設(shè)定，且在對(duì)氣體進(jìn)行測(cè)量的二次諧波環(huán)節(jié)中，由于需要被處理的信號(hào)使未知的，因此，需要對(duì)待測(cè)信號(hào)有充分的了解，了解其幅度值、頻率，最終確保對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確的處理。

2.2 試驗(yàn)仿真的分析

在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，除了需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，還需要對(duì)測(cè)量的過(guò)程進(jìn)行仿真的環(huán)境模擬，而在這個(gè)模擬過(guò)程中，需要在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析的時(shí)候，充分的結(jié)合二次諧波的調(diào)諧原理，通過(guò)特定的軟件構(gòu)建出一個(gè)較為真實(shí)的模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，然后在這個(gè)模擬環(huán)境中，首先要確保待測(cè)信號(hào)都是在同一頻率、同一幅度值的正弦信號(hào)中進(jìn)行模擬，使待測(cè)信號(hào)能夠有一個(gè)同等的測(cè)試環(huán)境，然后將得出的調(diào)諧信號(hào)，通過(guò)乘法器來(lái)進(jìn)行計(jì)算，切將處理完成后側(cè)信號(hào)和示波器進(jìn)行有效地連接，最終將調(diào)諧信號(hào)顯示在示波器上。而在這個(gè)過(guò)程中，由于其他因素的的影響，為了能夠獲取最準(zhǔn)確的濾波信號(hào)，我們可以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)需要對(duì)信號(hào)做出預(yù)先的頻譜分析，從而能夠大致的得到待測(cè)信號(hào)的具體參數(shù)，使最終得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠更加的準(zhǔn)確。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的分析，為了能夠提前預(yù)防工業(yè)生產(chǎn)中所生產(chǎn)的有害氣體對(duì)環(huán)境、人體造成危害，需要通過(guò)熟悉信號(hào)處理技術(shù)來(lái)對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)，而這個(gè)過(guò)程中，工廠除了需要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)內(nèi)部設(shè)備的管理，同時(shí)，需要在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，對(duì)數(shù)字濾波進(jìn)行詳細(xì)的分析，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真的模擬實(shí)驗(yàn)，最終得處非常準(zhǔn)確的結(jié)果。