[发明专利]一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置及方法

权利要求书

1.一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置，其特征在于，所述玻璃瓶内气体浓度检测信号为应用TDLAS/WMS技术对玻璃瓶内气体浓度进行检测得到的谐波信号；所述噪声抑制装置包括依次连接的信号调理部分(15)和信号处理部分(16)；

所述信号调理部分(15)包括信号放大电路(151)、带通滤波电路及电平搬移电路(153)，分别对谐波信号进行线性放大、带通滤波和电平搬移处理；

所述信号处理部分(16)包括信号采集模块(161)和信号优化模块(162)；所述信号采集模块(161)采集经信号调理部分调理后输出的谐波信号，并对其进行模数转换；信号优化模块(162)对数字形式的谐波信号进行降噪运算，再次提高谐波信号的信噪比；

其中，信号优化模块(162)利用EWT方法对数字形式的谐波信号进行数学变换滤波，包括频率成分分割、各个频率成分滤波、对滤波后的信号做优化恢复，由此得到优化后的谐波信号；

所述频率成分分割方法为：根据快速傅立叶变换算法将谐波信号自适应地分割为M个频带，其中第n个频带的频率范围为[ω_n-1,ω_n]，n＝1,2,…,M；

所述各个频率成分滤波方法为：

首先，根据经验尺度函数设置频率范围为[0,ω₁]内的低通滤波器，根据经验小波函数设置M个频带的带通滤波器，具体地：

设置频率范围为[0,ω₁]内的低通滤波器的频域表达式为：

设置第n个频带的带通滤波器的频域表达式为：

其中，β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³)；

然后，采用低通滤波器和带通滤波器对相应的频率成分进行滤波，通过低通滤波器和各层带通滤波器后的信号分别为：

其中，i'_2f(ω)为数字形式的谐波信号i'_2f(t)经过傅里叶变换后得到的频域信号；

所述对滤波后的信号做优化恢复的方法为：

首先，将与谐波信号i'_2f(t)进行互相关运算，得到互相关系数C_n：

然后，为每个通过带通滤波器后的信号赋予权重，得到置权重后的信号

最后，对谐波信号i'_2f(t)进行优化恢复，得到优化后的谐波信号

其中，φ₁(t)和ψ_n(t)分别为和经过傅里叶反变换得到的时域信号。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置，其特征在于，所述信号放大电路(151)包括两级放大电路，即前级放大电路和次级放大电路。

3.根据权利要求2所述的一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置，其特征在于，所述带通滤波电路包括低通滤波电路和高通滤波电路；所述前级放大电路、低通滤波电路、次级放大电路和高通滤波电路依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置，其特征在于，所述前级放大电路选择有源运算放大电路对检测得到的谐波信号进行5.1倍的功率放大；所述低通滤波电路设置截止频率为327Hz；所述次级放大电路选择有源运算放大电路将经过低通滤波后的信号进行2倍放大。