[发明专利]一种基于幅值离散度的二次谐波信号拟合方法及系统

权利要求书

1.一种基于幅值离散度的二次谐波信号拟合方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：获取针对各种浓度的气体进行检测，得到的原始二次谐波样本；

S2：将针对同一浓度的气体进行检测得到的所有原始二次谐波样本，计算其在固定采样点的幅值离散度，形成一条该浓度下的谐波幅值离散度曲线；

其中，所述的幅值离散度计算公式为：

式中，表示二次谐波样本在采样点x_i处的幅值离散度，A(x_i,j)表示第j个二次谐波样本在采样点x_i处的幅值，m表示用于统计的二次谐波样本个数；

S3：基于不同浓度下的谐波幅值离散度曲线，确定二次谐波中幅值离散度较小的区域，即高置信区域；

S4：对于针对待测浓度的气体进行检测得到的原始二次谐波，利用理论二次谐波模型对其中的高置信区域进行拟合，即基于最小化欧氏距离求解最近似于该原始二次谐波中的高置信区域的理论二次谐波模型的最优参数，最优参数下的理论二次谐波模型即该原始二次谐波中的高置信区域的拟合结果；

步骤S1和步骤S4为同一环境下检测得到原始二次谐波。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，原始二次谐波样本是在现场环境下利用气体浓度在线检测系统对多组内部浓度已知的密闭玻璃药瓶进行长时间测量得到的；所述步骤S4中，原始二次谐波是在同样的现场环境下利用气体浓度在线检测系统对待测的密闭玻璃药瓶进行测量得到的。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3基于不同浓度下的谐波幅值离散度曲线，确定二次谐波中的高置信区域的方法为：

首先通过各谐波幅值离散度曲线中相同采样点的幅值离散度平均值，综合不同浓度下的谐波幅值离散度曲线，得到一条谐波幅值离散度参考曲线；然后将该条谐波幅值离散度参考曲线上幅值离散度较小的区域作为高置信区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中，最小化欧氏距离为最小化加权欧氏距离，加权欧氏距离d的具体计算公式如下：

式中，A(x_i)表示原始二次谐波在采样点x_i处的幅值，y_i表示理论二次谐波模型在采样点x_i处的幅值，k_i为采样点x_i处的权重，由其对应的幅值离散度确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S4中，加权欧氏距离计算中各采样点的权重由其对应的幅值离散度确定，幅值离散度越大，赋予权重越小，幅值离散度越小，赋予权重越大，同时还对所有权重进行了归一化处理，对应的权重计算公式为：

式中，k_i为采样点x_i处的权重，p和q分别为二次谐波中的高置信区域内第一个采样点和最后一个采样点的序号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S4中所选的理论二次谐波模型为Voigt线型函数。

7.一种基于幅值离散度的二次谐波信号拟合装置，其特征在于，包括如下模块：

二次谐波获取模块，用于获取针对各种浓度的气体进行检测，得到的原始二次谐波样本，以及待测的密闭玻璃药瓶对应的原始二次谐波；

谐波幅值离散度曲线获取模块，用于将对同一浓度的气体进行检测得到的所有原始二次谐波样本，计算其在固定采样点的幅值离散度，形成一条该浓度下的谐波幅值离散度曲线；

高置信区域确定模块，用于基于不同浓度下的谐波幅值离散度曲线，确定二次谐波中幅值离散度较小的区域，即高置信区域；

拟合模块，用于对于针对未知浓度的气体进行检测得到的原始二次谐波，利用理论二次谐波模型对其中的高置信区域进行拟合，即基于最小化欧氏距离求解最近似于该原始二次谐波中的高置信区域的理论二次谐波模型的最优参数，最优参数下的理论二次谐波模型即该原始二次谐波中的高置信区域的拟合结果。