[发明专利]一种基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法

说明书

技术领域

本发明属于环境气体监测技术领域，特别是涉及一种基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法。 

背景技术

近年来，我国雾霾天气越来越严重，全年雾霾的次数也不断增加，严重影响了人们的生活和健康。而造成雾霾的主要原因就是工业废气如化工厂、炼钢及炼油等排除的废气以及生活中的汽车尾气等，为由于这些其他的异质性及不均匀性等特点，使得人们对有害气体的监测面临很大的难题，而监测的实时性和准确性等信息对人们有效应对和控制危机都具有举足轻重的左右。 

近年来在电子鼻市场出现了一种新的气味指纹检测方法，该系统主要利用设备内部的气味传感器阵列和气体分子数据处理识别装置来检测气体指纹图谱。在整个系统中，电子鼻的作用相当于人的嗅觉器官，将接受到的其他分子信号经处理后转换成气体数据空间中的数据点，然后，依据对有害气体科学研究数据设定相关阈值，对接受的气体数据进行分类，将有害气体的类反馈到系统前端，触发相关报警。 

气体检测系统会对传感器阵列接收的气体分子的化学成分数据进行整理，对整理后的气体数据信息利用有效的分类方法，将有害气体同安全气体进行分类，然后，对分类后的结果计算当前场景中有害气体的浓度或比例，依据该特征识别有害气体。由于大气中存在很多的干扰，因此，对特定污染气体分子进行探测的关键，就在于如何从这些气体分子中快速、准确地探测污染分子，这就对气味传感器的处理算法提出了很高的技术要求。 

对于现有传统的有害气体检测设备，由于处理数据量大运算效率普遍不高等原因，使得实际监测中检测的实时性效果很差。另外，由于传统意义上的处理算法的局限性，使得对有害气体的检测准确性较差，所以，现有监测设备由于它的实时性和准确性较差，还远远无法满足实际的监测需要。 

发明内容

本发明为了解决上述现有检测方法中存在的耗时过长，不能准确检测有害气体等技术难题，提供了一种基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法，该方法应用于电子鼻内，能够有效提出观测数据集中的干扰分子，并且能够大大提高运算效率，有效提高了目前气味指纹检测的实时性和准确性的要求。 

本发明为解决这一问题所采取的技术方案是： 

本发明的基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法，本发明的基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法，主要处理流程包括采集气体数据的抽样处理、截断处理、信号周期延拓处理、离散频域变换四个步骤。具体实现方法如下：

第一步，气体数据的抽样处理

将由气味阵列传感器采集的信号阵列进行采样处理。其采样频率设为 ，采样间隔为，其中，。

第二步，信号截断处理 

对采集的信号进行采样处理后，再进行信号截断处理，假设截断信号为：

则将信号截断到区间后的信号表示形式为：

第三步，信号周期延拓处理

将经过采样和截断处理的气味信号数据平移形成周期性信号，可通过与进行卷积来实现该过程。故经周期延拓信号的数学表达可表示为：

其中：时域信号

 第四步：离散频域变换

设采集到的气味数据为长度为N的有限序列，那么可以定义的N点离散频域变换为：

 而其逆变换可表示为：

 。

  

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的基于快速离散频域变换的准确气味指纹检测方法，能够有效提出观测数据集中的干扰分子，并且能够大大提高运算效率，并通过对干扰分子的频域和时域分析剔除干扰分子，提高了检测的准确性。因此，本发明不但增强了系统检测的实时性，而且检测结果更加可靠，大大提高检测的准确性。将本发明适用适用于固定或者手持式电子鼻，可以大大提高检测速度和准确性等技术指标。

附图说明

图1是本发明的基于快速离散频域变换的分解过程流图。 

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明的基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法进行详细的说明。 

本发明的基于快速离散频域分析理论的准确气味指纹检测方法，具体实施方式如下： 

第一步，气味信号的抽样处理

将由气味阵列传感器采集的信号阵列进行采样处理。其采样频率设为，采样间隔为，其中，。

第二步，信号截断处理 

对采集的信号进行采样处理后，再进行信号截断处理，假设截断信号为：