[发明专利]调制变幅宽带微弱信号调理方法及滤光片式近红外水分仪

权利要求书

1.一种调制变幅宽带微弱信号调理方法，其特征在于，该方法包括：

获取滤光片分光式近红外光谱仪的传感器转化而来的幅变宽带直流信号f₁(t)；

对幅变宽带直流信号f₁(t)进行放大及幅值解调，调理为由N个频率相同、幅值变化与原信号幅值变化相同的正弦信号组成的幅变宽带交流信号f₂(t)；

求解幅变宽带直流信号f₁(t)的的k阶傅里叶谐波系数记为a1_k；

求解幅变宽带交流信号f₂(t)的k阶傅里叶谐波系数记为a2_k；

进行傅里叶系数的幅频转换，其中||表示的是傅里叶谐波系数的模；

进行傅里叶系数的相频转换，其中arg()为傅里叶谐波系数的相位：

根据幅频和相频，设计带通滤波器传递函数H_k(ω)的模与相位需要与F_k(ω)、的前100次谐波除频率突变点外一致；

利用带通滤波器对幅变宽带直流信号f₁(t)进行滤波，获得幅变宽带交流信号f₂’(t)，再对信号进行放大，完成信号调理；

对幅变宽带交流信号f₂’(t)进行解调，获得信号幅值，完成信号幅值解调获得N个解调幅值A_n：

2.按照权利要求1所述的基于频谱分析的调制变幅宽带微弱信号调理方法，其特征在于，

求解幅变宽带直流信号f₁(t)的的k阶傅里叶谐波系数，具体包括：

当k≠N、k≠0时，谐波系数a1_k为

其中

当k＝0时，谐波系数a1_k为：

当k＝N时，谐波系数a1_k为

其中A_n，n＝1,2,3....N为信号幅值，N为存在偏置正弦信号的总个数，t为时间，为信号相位，ω为宽带信号f₁(t)的调制频率。

3.按照权利要求1所述的基于频谱分析的调制变幅宽带微弱信号调理方法，其特征在于，

求解幅变宽带交流信号f₂(t)的k阶傅里叶谐波系数：

当k≠N、k≠0时，谐波系数a2_k为：

当k＝N时，谐波系数a2_k为：

当k＝0时，谐波系数a2_k＝0。

4.一种滤光片式近红外水分仪，其特征在于，包括光源、分光斩波系统、出光口、传感器、宽带信号调理系统、信号数字解调系统以及上位机，其中，光源采用卤钨灯，发出的光经分光斩波系统对光进行斩波及分光，同时输出参考信号作为信号采集的时间标志；

由分光斩波系统获得的明亮交替变化的单色光波经出光探头照射物料；

传感器收集与被测物料反应后的光信号，由传感器转化为电信号，所述电信号为幅变宽带直流信号f₁(t)；

宽带信号调理系统对幅变宽带直流信号f₁(t)进行频谱分析，改变f₁(t)的频谱成分，生成幅变宽带交流信号f₂(t)；

信号数字解调系统对幅变宽带交流信号f₂(t)进行数字解调获得幅变宽带交流信号f₂(t)中每个正弦信号的的幅值信息A₀(N)，最后将解调幅值信息上传给上位机，由上位机进行信号处理，获得测量物料的水分值。