[发明专利]激光调制吸收气体传感器信号预处理方法

说明书

本发明公开了一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，将采集的传感器模拟信号转换为数字信号，将数字信号以一维固定长数组方式保存；对保存的数组根据设定的阈值进行遮挡光路信号删除，将低于阈值的数字去除后计算初步浓度，区分高浓度信号和低浓度信号；当为低浓度信号时进行低浓度信号噪声去除处理；当为高浓度信号时进行高浓度信号噪声去除处理；将噪声去除处理后的信号送入后续处理步骤，预处理完成。通过本方法，针对不同的干扰类型，分别提出了各自的预处理方法，实现了低浓度、高浓度信号传感后的预处理，大幅度降低信号干扰造成的测量不准确。

技术领域

本发明属于传感器信号处理技术，特别涉及一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，是一种对于TDLAS测试方法进行气体浓度计算前，进行信号预处理算法。

背景技术

TDLAS技术是新一代气体传感技术，该技术制成的气体传感器在低浓度、高浓度下易收到各种信号干扰，影响计量气体时的计算数值，进而影响气体传感测试浓度。

发明内容

本发明的目的是提出一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，是一种对于TDLAS测试方法进行气体浓度计算前，进行信号预处理算法，根据多次测试，找出低浓度下噪声特点，采用一次导数，形成自动阈值，根据阈值将噪声导致的突变信号去除；在高浓度下，找出出标准曲线，通过标准曲线与采集信号曲线进行相关算法，根据自动阈值方法，将包括曲线突变、噪声大等各种噪声导致的信号干扰去除。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，将采集的传感器模拟信号转换为数字信号，其方法是：

将数字信号以一维固定长数组方式保存；

对保存的数组根据设定的阈值进行遮挡光路信号删除，将低于阈值的数字去除后计算初步浓度，区分高浓度信号和低浓度信号；

当为低浓度信号时进行低浓度信号噪声去除处理；当为高浓度信号时进行高浓度信号噪声去除处理；

将噪声去除处理后的信号送入后续处理步骤，预处理完成。

方案进一步是：所述区分高浓度信号和低浓度信号是：初步浓度高于1500ppmV单位为高浓度信号，低于此值则为低浓度信号。

方案进一步是：所述固定长数组是连续100个点的数组，所述模拟信号转换为数字信号的A/D转换位数是12位，所述阈值是10。

方案进一步是：所述低浓度信号噪声去除处理的方法是：

首先判断是否存在尖峰，若不存在尖峰，则不进行处理继续后续处理步骤；若存在尖峰，则将原信号采集数组排序最大的多个点位置前一个点的值替代该点数值；然后寻找该数组最大点位置，若最大点位置在数组的中间位置，则继续后续处理步骤；若最大点位置不在中间位置，则该数组存在异常，删除该数组；

所述高浓度信号噪声去除处理的方法是：

首先将高浓度信号与标准曲线进行相关算法得出相关算法后的曲线，若相关算法后的曲线出现一次峰值，且峰值处于曲线的中间位置；或者曲线出现多次峰值，且多次峰值的中间峰值处于曲线的中间位置，则为正常继续后续处理步骤；否则删除该数组；

所述多个点是总点数的5%至10%；

所述标准曲线是预先根据理想数据制作的曲线；

所述判断是否存在尖峰的方法是：若固定长数组是连续100个点的数组，对连续100个点低浓度信号采用一次导数的方式，得到一维数组的一次导数数组，数组的长度为99个点，该数组取其数值排序后最大的10个点，然后计算剩下89个点的平均值和最大点的10个点平均值；比较两者平均值大小，当最大10个点数组平均值高于剩下的89个点平均值8倍以上，则存在“尖峰”，否则不存在尖峰。