| 题名 | 非分光红外气体检测的信号处理算法研究 |
| 作者 | 谢琼 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-01-17 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 李建平 |
| 关键词 | 红外气体检测 局部窄带信号分解 经验模式分解 动态多频数字锁相 |
| 其他题名 | Signal processing algorithms for non-dispersive infrared gas detection |
| 中文摘要 | 红外气体检测仪具有可靠性高，寿命长等优点。红外气体检测技术自出现开始至今一直是气体检测的重要研究方向之一。本文将数字信号处理的理论和方法引入非分光红外（NDIR）气体检测领域，旨在进一步发挥现有检测系统的潜力，从而提高系统的整体性能。 提出Fourier域局部窄带信号（LNBS）实时分解算法。该算法能够从红外探测器输出的气体浓度信号中抽取准确的调制频率的信号，信噪比高，并且能够瞬时响应气体浓度突变，对频率漂移不敏感。CO2浓度检测实验表明，响应时间比传统锁相方法减少2~3s。Fourier域LNBS算法解决了原时域LNBS算法计算量和所需空间大的问题，能够移植到嵌入式系统实现气体浓度的实时检测。给出了该算法的DSP的具体实现方案。 将经验模式分解（EMD）算法引入红外气体浓度信号的处理中，提出改进的经验模式分解与中心包络滤波联合算法（MEMD+MEF）。该算法可以从输出的原始信号中分解出由基频和倍频分量合成的多频信号，信息利用率高，因此可以显著提高NDIR系统的灵敏度。C2H5O和CH4的检测实验结果表明，MEMD+MEF算法可以大大提高系统的检测精度（~10倍）；与传统锁相算法相比，它可以使系统的响应时间减少~3s，输出响应提高~17％；适用于高精度动态气体浓度在线实时检测。 提出动态多频数字锁相算法。该算法可以提取包含基频和多个倍频分量的复合信号的能量，避免了有用信息的浪费。C2H5O检测实验表明，系统的输出响应可以提高~10％。该算法通过动态调整参考信号频率的方法，有效地解决了实际信号频率漂移引起的幅值求取误差问题，且不需要根据待测信号波形选择参考信号的类型，因此也适用于其它领域非标准波形信号的检测。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 102 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ie.ac.cn/handle/80137/8571]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谢琼. 非分光红外气体检测的信号处理算法研究[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2009. |
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