光电子·激光2023，Vol.34Issue(3) ：278-283.DOI:10.16136/j.joel.2023.03.0205

基于时域频域分析结合的调谐激光吸收光谱检测参数优化

Detection parameters optimization of tunable laser absorption spec-troscopy based on the combination of time domain and frequency domain analysis

于永波 杜振辉 高楠 李金义 孟召宗 张宗华
光电子·激光2023，Vol.34Issue(3) ：278-283.DOI:10.16136/j.joel.2023.03.0205
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基于时域频域分析结合的调谐激光吸收光谱检测参数优化

Detection parameters optimization of tunable laser absorption spec-troscopy based on the combination of time domain and frequency domain analysis

于永波 1杜振辉 2高楠 3李金义 4孟召宗 1张宗华1
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作者信息

  • 1. 河北工业大学机械工程学院,天津300130
  • 2. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072;天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室,天津300072
  • 3. 河北工业大学机械工程学院,天津300130;天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室,天津300072
  • 4. 天津工业大学天津市电工电能新技术重点实验室,天津300387
  • 折叠

摘要

随着调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy,TLAS)技术在气体检测中的应用越来越广泛,二次谐波信号的质量与检测参数紧密相关,因而分析检测参数的优化方法很有意义.本文根据谱线预处理中的滤波参数、系统采样时间、锁相放大器的时间常数对信号的影响以及参数间的联系,总结检测参数的选取规律.根据滤波原理和不同浓度下信号的均方根误差(root mean squared error,RMSE)值选择合适的滤波阶数和窗宽.选择信噪比(signal-to-noise rati-o,SNR)、RMSE、信号与噪声频域幅度之比(ratio of amplitude in frequency domain of signal to noise,fSNR)3种评价指标的曲线变化趋势进行时频分析,得到最佳采样周期数为30,结合实验系统具体参数可计算最佳采样时间.通过信号主频带与截止频率的关系和滤波效果选择合适的时间常数.综合分析3个检测参数并总结选取方法,可提高二次谐波信号的质量.本文提出的参数选取方法对提高二次谐波在实际应用中的准确度有重要意义.

关键词

调谐激光吸收光谱(TLAS)/参数优化/时频分析/信号滤波

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基金项目

国家自然科学基金(61505142)

河北省自然科学基金(F2014202065)

微光机电系统技术教育部重点实验室(天津大学)开放基金资助项目()

出版年

2023
光电子·激光
天津理工大学 中国光学学会

光电子·激光

CSCD北大核心
影响因子：1.437
ISSN：1005-0086
参考文献量8
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