[发明专利]一种降低开放光路光谱检测信号噪声影响的方法

权利要求书

1.一种降低开放光路光谱检测信号噪声影响的方法，其特征在于，是应用于由激光器、分束器、激光控制器、信号发生器、收发望远镜、角反射器、信号处理模块与采集模块依次连接组成的检测系统中，并按如下步骤进行：

步骤1.所述分束器将所述激光器发出的检测激光进行分束，并穿过待测区域后由所述采集模块进行采集，从而得到时域内的检测信号D(x)；x表示采样序列；

步骤2.所述信号处理单元对所述检测信号D(x)进行波长标定，得到频域内的检测信号D(v)；v表示信号频率；

步骤3.利用VMD算法对所述检测信号D(v)进行预分解处理后，得到M个子序列；

步骤4.分别计算M个子序列的样本熵值，并将M个样本熵值所连成的折线中趋于稳定的转折点所对应的样本熵值序号K作为VMD算法的分解层数；1KM；

步骤5.根据分解层数K，重新对检测信号D(v)进行分解，得到K个子序列；

步骤6.分别计算K个子序列与检测信号D(v)之间的相关系数，并根据每个子序列的相关系数，将K个子序列划分为有效信号的子序列与噪声信号的子序列；

步骤7.对每个有效信号的子序列进行滤波平滑处理后再重构，从而得到重构信号；

设滤波器的窗口宽度为2h+1，按照窗口宽度对任意一个有效信号的子序列进行采样后，得到2h+1个数据点，再采用W-1次多项式对窗口内的2h+1个数据点进行拟合，完成窗口内子序列的滤波平滑处理，从而通过不断平移窗口完成相应有效信号的子序列的滤波平滑处理，最后对滤波平滑后的子序列进行重构并得到重构信号；

步骤8.根据式(1)所示的最小二乘法对重构信号进行拟合，从而得到重构信号的背景光强信号R(v)；

R(v)＝a₀+a₁v+a₂v²+a₃v³(1)

式(1)中，a₀、a₁、a₂、a₃表示四个拟合参数；v表示信号频率；

步骤9.计算的比值，再求取比值的自然对数，从而得到所述检测激光的积分吸收曲线B(v)；

步骤10.对积分吸收曲线B(v)进行Voigt拟合，并代入Beer-Lambert定律公式中进行反演后，最终得到消除开放光路检测噪声后的气体浓度。