[发明专利]基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法

说明书

本发明涉及一种基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法，通过一激光红外光源产生红外信号，该红外信号依次经干涉仪、样品室以及检测器后，产生红外干涉谱；经一计算机主机通过采样装置对该红外干涉谱进行采样，获取红外干涉信号；将采样后的红外干涉信号进行傅里叶变换，并通过一叠加函数，对该红外干涉信号进行峰形叠加，进而获取红外百分比透射率谱，通过显示装置进行显示。本发明所提出的一种基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法，达到了将红外光谱分辨率提高一倍，而且也增强各峰值信号一倍的技术效果。

技术领域

本发明涉及数学变换、信号处理以及红外光谱学领域，特别是一种基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法。

背景技术

1807年法国数学物理学家约瑟夫傅里叶首次提出并证明任何随时间周期变化的信号只要满足收敛条件能被展开为余弦和正弦三角频率函数的级数组合。当信号的周期趋于无限大时，则演变为著名的傅里叶变换。对于有限的N个这样的三角函数组合，积分形式的傅里叶变换可以用离散傅里叶变换来表达。

一个频率为ω₀余弦信号随时间变化的函数可以表达成cos(ω₀t)。其傅里叶变换为

应用欧拉公式e^-iωt＝cos(ωt)+isin(ωt)，傅里叶变换又可表达为

实际信号都是在有限时间域进行分析的，所以傅里叶变换目前都是使用三种基本峰形进行的，即吸收峰形，发散峰形和幅度峰形，见表1。

表1三种傅里叶变换峰形表达

傅里叶变换红外光谱学是基于光波自身相干的原理，迈克尔逊干涉仪能够成比例降低红外光谱的频率，然后可以方便地用计算机对获取的干涉信号进行傅里叶变换转换为红外光谱。由于傅里叶变换红外光谱使用幅度峰形函数，因而红外频率信号的相位移动基本不会影响峰形结果，在此不考虑矫正信号的相位移动。现有傅里叶变换的最大优点是对信号执行因果关系运算，除信号相位外，不再需要预测信号参数获取信号信息。因为新的技术原理增加一步叠加，当计算方法要求预置一些参数时就打破了原有的因果关系，同时预置参数也需要适当占用傅里叶变换的运算时间。

按现有理论傅里叶变换红外光谱仪的分辨本领取决于干涉仪的光线移动距离(光程差)，成反比关系。如果要提高分辨本领一倍，也就是缩窄红外光谱峰宽一半，那么干涉光移动的光程就必须延长一倍，那么红外光谱仪的制造成本和技术要求都需要添加不止一倍的投入，而且仪器设备也将变得庞大笨重。而且，红外光谱的仪器噪声大部分是随机的，可以把红外信号在多次扫描累加后经过平均处理增强信号强度(俗称信噪比)。这种常用的增强信号方法当然需要占用计算机存贮空间和花费更多的运算时间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法，通过一激光红外光源产生红外信号，该红外信号依次经干涉仪、样品室以及检测器后，产生红外干涉谱；经一计算机主机通过采样装置对该红外干涉谱进行采样，获取红外干涉信号；将采样后的红外干涉信号进行傅里叶变换，并通过叠加函数，对该红外干涉信号进行峰形叠加数学运算，进而获取红外百分比透射率谱，通过显示装置进行显示。

在本发明一实施例中，记所述采样后的红外干涉信号为：

f(t)＝2πKcos(ω₀t) 0≤t≤T

其中，信号强度为K，T为采样频率为ω₀的余弦信号Kcos(ω₀t)实施的时间；