激光调制吸收气体传感器信号预处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于传感器信号处理技术，特别设及一种激光调制吸收气体传感器信号预 处理方法，是一种对于TDLAS测试方法进行气体浓度计算前，进行信号预处理算法。
【背景技术】
[0002] TDLAS技术是新一代气体传感技术，该技术制成的气体传感器在低浓度、高浓度下 易收到各种信号干扰，影响计量气体时的计算数值，进而影响气体传感测试浓度。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提出一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，是一种对于 TOLAS测试方法进行气体浓度计算前，进行信号预处理算法，根据多次测试，找出低浓度下 噪声特点，采用一次导数，形成自动阔值，根据阔值将噪声导致的突变信号去除;在高浓度 下，找出出标准曲线，通过标准曲线与采集信号曲线进行相关算法，根据自动阔值方法，将 包括曲线突变、噪声大等各种噪声导致的信号干扰去除。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是： 一种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，将采集的传感器模拟信号转换为数字 信号，其方法是： 将数字信号W-维固定长数组方式保存； 对保存的数组根据设定的阔值进行遮挡光路信号删除，将低于阔值的数字去除后计算 初步浓度，区分高浓度信号和低浓度信号； 当为低浓度信号时进行低浓度信号噪声去除处理;当为高浓度信号时进行高浓度信号 噪声去除处理； 将噪声去除处理后的信号送入后续处理步骤，预处理完成。
[0005] 方案进一步是:所述区分高浓度信号和低浓度信号是:初步浓度高于1500ppmV单 位为高浓度信号，低于此值则为低浓度信号。
[0006] 方案进一步是:所述固定长数组是连续100个点的数组，所述模拟信号转换为数字 信号的A/D转换位数是12位，所述阔值是10。
[0007] 方案进一步是:所述低浓度信号噪声去除处理的方法是： 首先判断是否存在尖峰，若不存在尖峰，则不进行处理继续后续处理步骤;若存在尖 峰，则将原信号采集数组排序最大的多个点位置前一个点的值替代该点数值;然后寻找该 数组最大点位置，若最大点位置在数组的中间位置，则继续后续处理步骤;若最大点位置不 在中间位置，则该数组存在异常，删除该数组； 所述高浓度信号噪声去除处理的方法是： 首先将高浓度信号与标准曲线进行相关算法得出相关算法后的曲线，若相关算法后的 曲线出现一次峰值，且峰值处于曲线的中间位置;或者曲线出现多次峰值，且多次峰值的中 间峰值处于曲线的中间位置，则为正常继续后续处理步骤;否则删除该数组； 所述多个点是总点数的5%至10%; 所述标准曲线是预先根据理想数据制作的曲线； 所述判断是否存在尖峰的方法是:若固定长数组是连续100个点的数组，对连续100个 点低浓度信号采用一次导数的方式，得到一维数组的一次导数数组，数组的长度为99个点， 该数组取其数值排序后最大的10个点，然后计算剩下89个点的平均值和最大点的10个点平 均值;比较两者平均值大小，当最大10个点数组平均值高于剩下的89个点平均值8倍W上， 则存在"尖峰"，否则不存在尖峰。
[0008] 本发明的有益效果是:通过本方法，针对不同的干扰类型，分别提出了各自的预处 理方法，实现了低浓度、高浓度信号传感后的预处理，大幅度降低信号干扰造成的测量不准 确。
[0009] 下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。
【附图说明】
[0010] 图1是低浓度异常信号曲线； 图2是处理后的信号曲线； 图3是高浓度信号相关使用的对比标准曲线； 图4是高浓度下一种异常信号； 图5是对图4信号经过相关处理后结果； 图6是高浓度下另一种异常信号； 图7是对图6信号经过相关处理后结果。
【具体实施方式】
[0011] -种激光调制吸收气体传感器信号预处理方法，将采集的传感器模拟信号转换为 数字信号，其方法是： 将数字信号W-维固定长数组方式保存； 对保存的数组根据设定的阔值进行遮挡光路信号删除，将低于阔值的数字去除后计算 初步浓度，区分高浓度信号和低浓度信号； 当为低浓度信号时进行低浓度信号噪声去除处理;当为高浓度信号时进行高浓度信号 噪声去除处理； 将噪声去除处理后的信号送入后续处理步骤，预处理完成。
[0012] 实施例中：所述区分高浓度信号和低浓度信号是:初步浓度高于1500ppmV单位为 高浓度信号，低于此值则为低浓度信号。
[0013] 方案进一步是:所述固定长数组是连续100个点的数组，所述模拟信号转换为数字 信号的A/D转换位数是12位，所述阔值是10。
[0014] 实施例中:所述低浓度信号噪声去除处理的方法是： 首先判断是否存在尖峰，若不存在尖峰，则不进行处理继续后续处理步骤;若存在尖 峰，则将原信号采集数组排序最大的多个点位置前一个点的值替代该点数值;然后寻找该 数组最大点位置，若最大点位置在数组的中间位置，则继续后续处理步骤;若最大点位置不 在中间位置，则该数组存在异常，删除该数组； 所述高浓度信号噪声去除处理的方法是： 首先将高浓度信号形成的曲线与标准曲线进行比较，采用相关算法得出相关算法后的 曲线，若相关算法后的曲线出现一次峰值，且峰值处于曲线的中间位置;或者曲线出现多次 峰值，且多次峰值的中间峰值处于曲线的中间位置，则为正常继续后续处理步骤;否则删除 该数组； 所述多个点是总点数的5%至10%，本实施例中当固定长数组是连续100个点的数组时， 所述多个点选择为10个点； 所述标准曲线是预先根据理想数据制作的曲线； 所述判断是否存在尖峰的方法是:若固定长数组是连续100个点的数组，对连续100个 点低浓度信号采用一次导数的方式，得到一维数组的一次导数数组，数组的长度为99个点， 该数组取其数值排序后最大的10个点，然后计算剩下89个点的平均值和最大点的10个点平 均值;比较两者平均值大小，当最大10个点数组平均值高于剩下的89个点平均值8倍W上， 则存在"尖峰"，否则不存在尖峰。
[0015] 图1至图7示意了不同的测量曲线W及不同的处理结果。
[0016] 本实施例信号通过TDLAS技术光电转换，并通过ARM的A/D信号转变成数字信号，W 下是通过具体数据进一步说明本方法： 经过采集得到的信号W-维固定长数组方式保存，长度一般是100个点。信号大小对应 A/D采集，ARM的A/D位数是12位，则信号对应0~4096。
[0017] 首先进行判断是否TDLAS信号探头光路被异物遮挡，对一维数据进行数值大小比 对，根据测试经验，当遮挡光路时，对于位数是12位信号幅值一般低于10,而正常信号则不 会出现此信号幅值，因此一维数组中小于10的数值出现后，该次采集信号直接删除。
[0018] 若没有小于10幅值的信号，则初步计算其浓度，当气体浓度高于1500