[发明专利]用于分析时间衰减信号的光学信号处理方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于分析信号的检测方案，尤其涉及用于分析吸光度信号的数字检测方案。

本发明主要被开发用作用于实时分析吸光度信号的数字检测方案并且将在下文中参照该申请进行描述。然而，应理解，本发明不限于该具体使用领域。

背景技术

整个说明书中的背景技术的任何讨论决不应被认为是承认该背景技术是现有技术，也不认为该背景技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。

吸收光谱学被广泛用于定性和定量地识别化学物种。如果感兴趣的物种具有唯一的吸收特征，则可通过简单测量单一频率处或单一吸收频带上的吸光度（absorbance）来实现对吸收者的实时监视。然而，通常，存在同样吸收相同频率的光的污染物。因此，被污染样本的实时频谱分析需要收集一定范围波长的吸光度数据。

不幸地，这一途径普遍受阻于从复杂的吸光度数据中快速提取信息的能力。

因此，需要一种从时变的吸收信号实时地或至少比当前频谱分析系统明显更快地提取吸收信息的解调技术。

发明内容

下面的定义作为一般定义提供并且绝不将本发明的范围限定为那些单独的术语，而是为了更好地理解下面的描述。

除非另外定义，文中所使用的全部技术术语和科技术语具有本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义。为了本发明，将下面的术语定义如下：

冠词“一个（a）”和“一个（an）”在文中指一个或多个（即至少一个）该冠词的文法对象。例如，“一个元件”指一个或多个元件。

词语“约”在文中指相对于参考数量改变差不多30%，优选地改变差不多20%，更优选地改变差不多10%。

在本说明书中，除非上下文另有需要，词语“包括（comprise）”、“包括（comprises）”和“包括（comprising）”将被理解为包含所述步骤或元件或一组步骤或元件但不排除任何其它的步骤或元件或一组步骤或元件。

术语“实时”，例如“显示实时数据”指考虑系统的处理限制和精确测量数据所需的时间，在不刻意延迟的情况下显示数据。类似地，术语“实时地分析数据”指考虑系统的处理限制以及精确分析该信号并呈现该分析的输出所需的时间，在不刻意延迟的情况下分析信号并呈现或输出代表信号的数据。

根据第一个方面，提供了一种分析时间衰减信号的方法。该方法可包括在混频器中将时间衰减信号与从本地振荡器生成器（调制器）输出的本地振荡器信号（调制信号）进行混频。时间衰减信号与本地振荡器信号的混频产生混频信号，从混频信号生成傅里叶变换的时间衰减信号。傅里叶变换的时间衰减信号可包括本地振荡器信号的基本频率处的基本的变换的时间衰减信号。傅里叶变换的时间衰减信号还可包括具有多个频率分量的多个变换的时间衰减信号。这些频率分量中的至少一部分对本地振荡器信号和感兴趣的时间衰减信号来说是共同的。在其它布置中，混频信号的所有频率分量对于本地振荡器信号和时间衰减信号来说可能是共同的。该方法还可包括确定基本频率处和与基本频率不同的频率处的变换的时间衰减信号中的每一个的幅度。

在第一个方面的布置中，提供了一种分析时间衰减信号的方法，该方法包括：在混频器中将时间衰减信号与由本地振荡器生成器生成的本地振荡器信号进行混频，产生混频信号，从混频信号生成傅里叶变换的时间衰减信号，傅里叶变换的时间衰减信号包括本地振荡器信号的基本频率处的基本的变换的时间衰减信号、以及多个频率处的多个变换的时间衰减信号；以及确定基本频率处和与基本频率不同的频率处的变换的时间衰减信号中的每一个的幅度。

可确定包括变换的时间衰减信号中的至少一个与至少一个其他的变换的时间衰减信号的幅度的一个或多个比。该一个或多个比可代表时间衰减信号的频谱内容。时间衰减信号的频谱内容可从校正曲线确定，其中校正曲线将变换的时间衰减信号中的至少一个与至少一个其他的变换的时间衰减信号的幅度的一个或多个比与包括与时间衰减信号的频谱内容有关的信息的参数相关联。该方法还包括从该参数提取时间衰减信号的频谱内容。该参数可以是时间衰减信号的衰减时间常数。

还可对不同的时间衰减信号重复多次本方法，以获得不同时间衰减信号中的每一个的频谱内容，并从中确定样本的频谱。该方法还可包括从频谱确定该样本的一个或多个特性或参数。该方法可进一步或可选地包括从该频谱识别该样本的一个或多个成分。