[发明专利]一种基于光声谱多组分装置与信号处理方法

权利要求书

1.一种基于亥姆霍兹谐振光声池的差分信号采集装置，其特征在于：包括波长计，激光控制器，激光器，亥姆霍兹谐振光声池，超声传感器，功率计，差分放大器，温度传感器，压力传感器，微处理器，计算机；所述微处理器连接激光控制器，控制激光器的使用，所述波长计，功率计，压力传感器，温度传感器与微处理器相连，将数据传给微处理器；所述微处理器与计算机相连，将超声信号数据传给计算机。

2.根据权利要求1所述的一种基于亥姆霍兹谐振光声池的差分信号采集装置，其特征在于，亥姆霍兹谐振光声池横截面形状为“回”字型，光声池包括相互连同的第一光声室(1)和第二光声室(2)，这两个光声室通过第一连接细管(31)和第二连接细管(41)相互连通。

3.根据权利要求1所述一种基于亥姆霍兹谐振光声池的差分信号采集装置，其特征在于，超声换能器(51)放置在第一光声室(1)中，超声换能器(51)放置在第二光声室(2)中。

4.根据权利要求1所述的所述差分放大器共模抑制比约为80-130分贝。

5.根据权利要求1所述的一种基于亥姆霍兹谐振光声池的差分信号采集装置的信号处理方法，其特征在于，根据已有的超声信号数据，利用非线性映射，将输入的超声信号数据映射到高维空间，在高维空间进行回归分析，建立多维超声信号与混合气体组分浓度的函数模型，通过函数模型对采集到的超声信号数据进行分析，得到预测气体浓度。

6.根据权利要求1所述的一种基于亥姆霍兹谐振光声池的差分信号采集装置的信号处理方法，其特征在于，已知气体浓度样本数据集为{(xi，yi)(i＝1，...，n)}，其中x_i∈R_s为第i个混合气体样本，R_s为气体样本集合，x_i＝(x₁，x₂，...，x_l)为在扫描波长范围内l个超声信号数据，y_i∈R为对应的混合气体样本组分浓度值，R为实数集合，y_i＝(y₁，y₂，...，y_m)为混合气体m个组分浓度，在高维空间需要求解的多维超声信号与预测混合气体组分浓度信息的回归函数f(x_i)可表示为如下形式：

f(x_i)＝ω·Φ(x_i)+b

式中：ω·Φ(x_i)向量ω与Φ(x_i)的内积；ω的维数为高维空间维数：b为阈值，b∈R；

对目标函数进行优化得到预测气体浓度表示f(x)：

令K(x_i，x)＝Φ(x_i)·Φ(x)

x是待测气体，x_i是训练集中的气体样本，α_i为拉格朗日乘子。