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

張魯寧，石玉

（電子科技大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，四川 成都 611731）

0 引言

傳統(tǒng)的信號(hào)檢測(cè)處理技術(shù)會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)是現(xiàn)階段消除噪音應(yīng)用最多的一種，要想使用這一方法，需要對(duì)待測(cè)信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后將分析之后所得的信號(hào)特點(diǎn)作為原始數(shù)據(jù)，使用數(shù)字濾波，消除噪聲。再按照既定的信號(hào)監(jiān)測(cè)算法，搭建合適的數(shù)字信號(hào)處理模型，就能夠檢測(cè)出空氣中的污染物。

1 氣體檢測(cè)當(dāng)中的濾波技術(shù)分析

隨著工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的生產(chǎn)規(guī)模不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的有毒有害氣體泄露是重大的安全隱患，為了能夠充分的降低有害氣體泄露的幾率，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)需要不斷加強(qiáng)有害氣體的檢測(cè)[1]。還需要不斷的引入那些先進(jìn)的氣體檢測(cè)技術(shù)，在對(duì)那些有毒氣體進(jìn)行氣體檢測(cè)技術(shù)當(dāng)中，方法多種多樣，通常情況下主要采用電化學(xué)傳感器、利用氣體物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完成相關(guān)氣體檢測(cè)工作。這種方式的一個(gè)弊端在于如果面對(duì)未知污染物或不了解污染物的理化性質(zhì)，就無(wú)法使用化學(xué)手段進(jìn)行判斷。想要充分的解決這一問(wèn)題，可以充分利用電化學(xué)傳感器，通過(guò)化學(xué)傳感器，獲取當(dāng)前氣體的數(shù)據(jù)模型。然后應(yīng)用數(shù)字濾波進(jìn)行消噪處理，結(jié)合信號(hào)檢測(cè)算法，獲取污染物的數(shù)據(jù)模型。這種方式的樣本數(shù)據(jù)較大，如果準(zhǔn)確使用數(shù)字濾波器進(jìn)行處理和過(guò)濾，能夠取得較好的檢測(cè)效果[2]。

2 數(shù)字信號(hào)在氣體檢測(cè)當(dāng)中的應(yīng)用原理

在氣體檢測(cè)過(guò)程中所采用的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)主要是通過(guò)TDLAS氣體測(cè)量技術(shù)共同完成的，主要是應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)中的氣體分子吸收線的參考測(cè)量技術(shù)，需要吸收顯示分子特有的性質(zhì)，對(duì)于不同的氣體分子吸收線也并不是相同的，但是氣體對(duì)于自身吸收線的波長(zhǎng)位置的激光同樣也會(huì)有明顯的吸收效果。如果利用這一原理將這些現(xiàn)象調(diào)節(jié)到想要測(cè)量的氣體吸收線的位置，通過(guò)這樣的情況氣體吸收線的主要特性就能夠完成最后的測(cè)量工作。但是如果不能利用第二次諧波曲線就會(huì)對(duì)結(jié)果造成非常嚴(yán)重的影響，從而就會(huì)產(chǎn)生巨大的誤差性，致使無(wú)法準(zhǔn)確的獲取測(cè)量的最終結(jié)果，在這個(gè)時(shí)候就需要運(yùn)用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行對(duì)噪聲的處理。采用這一過(guò)程簡(jiǎn)單的來(lái)說(shuō)就是利用放大器獲得其中的噪聲，通過(guò)數(shù)字濾波來(lái)降低噪音[3]。

3 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在氣體檢測(cè)過(guò)程中的主要應(yīng)用

3.1 數(shù)字濾波技術(shù)的算法分析

在氣體檢測(cè)的數(shù)字信號(hào)處理過(guò)程中，通常情況下是會(huì)采用DSP芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波的，其中主要的流程有以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①在配置一些儲(chǔ)存單元的時(shí)候需要儲(chǔ)存那些采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，然后在利用那些濾波系數(shù)也需要過(guò)濾采樣的數(shù)值，設(shè)置濾波系數(shù)對(duì)那些短時(shí)間內(nèi)所使用的采樣信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，這樣就可以看做是有序列的濾波，然而從中也可以獲取到過(guò)濾之后的信號(hào)特點(diǎn)；②可以將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行PPT轉(zhuǎn)換，可以通過(guò)頻域信號(hào)成績(jī)的PPT進(jìn)行反向的變換，這樣反而可以充分的獲取到那些輸出信號(hào)；③可以采用期初的計(jì)算方式，然后將利用時(shí)域?qū)?shù)據(jù)信息進(jìn)行卷積計(jì)算。除此之外，這項(xiàng)試驗(yàn)程序主要是通過(guò)循環(huán)尋址的方式實(shí)現(xiàn)卷積乘法的累加，并且還需要預(yù)先在存儲(chǔ)罐當(dāng)中建立一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖類型，與此同時(shí)還需要對(duì)其設(shè)定一定的長(zhǎng)度，只有通過(guò)不同的指針對(duì)于所收集的樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的存儲(chǔ)，另外還需要確保由低地質(zhì)向高地質(zhì)的順序進(jìn)行錄入，通過(guò)利用這樣的方式就能夠完成相關(guān)的數(shù)據(jù)處理；④濾波作為數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，對(duì)于數(shù)據(jù)的處理同樣也是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但是在進(jìn)行濾波參數(shù)的具體設(shè)定過(guò)程中，相關(guān)的技術(shù)人員更需要測(cè)量信號(hào)具體的參數(shù)而決定的，萬(wàn)萬(wàn)不能夠盲目的進(jìn)行設(shè)定[4]。除此之外，在檢測(cè)氣體的測(cè)量的過(guò)程中，大多數(shù)等待處理的信號(hào)都是未知的，如果想要順利的完成相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理，更加需要了解待測(cè)信號(hào)的幅值和信號(hào)的頻率，才能夠完全實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息處理的正確性[5]。

3.2 試驗(yàn)仿真的效果分析

具體的試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)仿真環(huán)境的模擬，進(jìn)一步優(yōu)化處理數(shù)字信號(hào)濾波器。與此同時(shí)還需要結(jié)合二次諧波的調(diào)諧原理，充分的借助軟件自身的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建出一個(gè)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｒ虼?，調(diào)諧信號(hào)以及待測(cè)信號(hào)以及有關(guān)正弦信號(hào)都是通過(guò)乘法器進(jìn)行系統(tǒng)處理的，然后將示波器與信號(hào)進(jìn)行有效的連接，從而能夠顯示出調(diào)諧信號(hào)[6-7]。如果被測(cè)信號(hào)與參考信號(hào)都是在相同的頻率情況下，就會(huì)產(chǎn)生確定的直流信號(hào)，通過(guò)構(gòu)建合適的數(shù)字濾波器，濾波信號(hào)噪聲，從而獲取到的直流信號(hào)[8-10]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的有毒氣體會(huì)嚴(yán)重的威脅到生產(chǎn)的整體安全性。但是在這樣的情況下，工業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)需要完全根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際狀況，不斷地加強(qiáng)對(duì)于有毒氣體的檢測(cè)和治理，最大化的降低工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所排放的有害氣體，從而提升生產(chǎn)的安全性和可靠性。然而這些有害氣體不僅會(huì)對(duì)人的身心健康造成一定的影響，另外也會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成一定的污染。因此生產(chǎn)企業(yè)需要針對(duì)這些有毒氣體的排放問(wèn)題，企業(yè)需要積極的引入一些先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，不斷地加強(qiáng)對(duì)于氣體的檢測(cè)問(wèn)題，然而傳統(tǒng)的氣體檢測(cè)方法已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前階段企業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，并且對(duì)那些有害氣體并不能夠完全的處理干凈。然而數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)作為現(xiàn)階段一種全新有效的技術(shù)，在氣體的檢測(cè)過(guò)程中的應(yīng)用更是非常廣泛，并且效果十分顯著。