ppmV单位时， 则为高浓度信号，低于此值则为低浓度信号。
[0019] 低浓度信号处理： 低浓度信号经常出现的噪声是低浓度下，气体流动速度过快、气体浓度分布不均造成 的信号曲线出现"尖峰"，并且"尖峰"幅值远超过信号幅值，因此需要对其进行噪声去除。
[0020] 采用一次导数的方式，当数组长度一般是100个点时，得到一维数组的一次导数数 组长度为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;最 大的10个点同样计算平均值;比较两者平均值大小，经测试，发生干扰噪声时，尖峰值普遍 高于信号10倍W上，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，则说明存 在"尖峰"，若反正则说明不存在尖峰，无需预处理，则信号继续后续计算。对于采样数据，求 导公式可简化为的公式为：
其中：η含l，x(n)表示采集的离散数据数组，η表示数据在数组中的个数，例如从1至99， y(n)表示求导后的数组。
[0021] 若存在尖峰，在原信号采集数组则采用数组排序最大的10个点位置前一个值替代 该位置数值。则信号尖峰被去除。
[0022] 然后寻找该数组最大位置，其为峰值位置，若峰值位置在50~60之间，则该信号无 问题，继续信号后续计算； 若峰值位置超出该部分，说明激光器吸收峰未在中屯、区域，表面激光器溫控出现偏离， 则该数据存在异常，则该信号删除。
[0023] 高浓度信号处理： 高浓度信号经常出现的噪声是吸收峰偏离中屯、，或者曲线发生崎变，该崎变一般是传 感器探头光路发生异常折射或接收位置偏离。
[0024] 首先将高浓度信号与标准曲线进行互相关算法，标准曲线是提取测试中正常信 号，并将之滤波处理后得到的正常曲线。与之进行相关算法，可得出相关算法后的曲线。
[0025] 标准曲线是20°C下，50%W1情况下，使用湿度发生装置将环境设定在该条件下，利 用TDLAS传感器进行数据采集，采集100次后，进行数据平均与滤波得到标准函数。
[00%]相关算法的公式：
其中：Xn表示标准函数的数组，y(m)表示采集后的数据数组，η表示标准函数的数据在 数组中的个数，m表示采集后的数据再数组中的个数。
[0027] 若采集的信号曲线正常，则该相关算法仅在中屯、区域得到峰值;若曲线发生各种 崎变，则相关算法后，会出现多个小峰值、中屯、峰值偏离等多种情况。
[0028] 相关算法后，在相关算法一维数组中，进行寻峰算法，即判断数据最大值，将得到 该曲线峰值位置，判断在中屯、区域则说明信号正常，若不在则说明异常，该信号删除；同时， 采用一次导数结合二次导数方式，标注出互相关算法中各峰值位置，若只出现一个主峰则 说明信号正常，若出现大于1个小峰，则说明信号异常，该信号删除。
[0029] Matlab算法，一次导数结合二次导数判断多个峰的位置 t = 1:length(n); %tl= 0:length(n)-l; Lmin = diff(sign(diff(η)))== 2; % logic vector for the local min value Lmin = [false; Lmin; false]; tmin = t (Lmin); % locations of the local min elements vmin = n (Lmin); % values of the local min elements 经过信号预处理后，可W确定信号是否异常，异常信号予W删除，正常信号或经处理后 的信号继续下一步计算。
【主权项】
1. 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，其特征在于： 将数字信号以一维固定长数组方式保存； 对保存的数组根据设定的阈值进行遮挡光路信号删除，将低于阈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。2. 根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于，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。3. 根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于，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，所述阈值是10。4. 根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于， 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倍以上， 则存在"尖峰"，否则不存在尖峰。
【专利摘要】本发明公开了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，将数字信号以一维固定长数组方式保存；对保存的数组根据设定的阈值进行遮挡光路信号删除，将低于阈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。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。
【IPC分类】G06K9/00
【公开号】CN105447455
【申请号】CN201510788547
【发明人】贾渠, 高翔, 常洋, 李彦林, 宁召科
【申请人】北京航天易联科技发展有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月17日