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[发明专利]一种基于谐波特征三角形的气体浓度反演模型-CN202111289869.9有效
发明人：阳春华;刘紫怀;李勇刚;罗旗舞;马润洲;蓝丽娟;桂卫华 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-11-02 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于谐波特征三角形的气体浓度反演模型，模型构建包括如下步骤：采集多个浓度下的大量二次谐波数据；分别提取出各浓度下连续信号中每个二次谐波信号中峰值与左右谷值的位置与幅度，构成谐波特征三角形；提取谐波特征三角形中具备强浓度信息的所有变量，包括边长，重心距，角度，面积这四大类变量信息；对提取的这些变量进行综合评估与筛选；在确定浓度反演模型的维度以及所选用的变量之后，利用已知浓度的数据作为定位点进行曲线拟合，并完成非线性插值，从而实现对全浓度范围的浓度反演模型构建。本发明提供一种全新的气体浓度反演模型构建方法，突破了传统气体浓度反演模型依赖于二次谐波峰值或峰峰值的限制。
一种基于谐波特征三角形气体浓度反演模型

[发明专利]二次谐波穿线寻峰方法-CN202111260783.3有效
发明人：罗旗舞;马润洲;赵志明;刘紫怀;蓝丽娟;阳春华;桂卫华 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-10-28 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种二次谐波穿线寻峰方法，首先对谐波数据进行小区间等间隔分割，利用标准差阈值对每个小区间的谐波数据进行判别，以此过滤无效片段后得到有效谐波片段；使用有效片段的均值和标准差计算出横穿线位置，结合区域均值差分法确定横穿线与二次谐波的穿线点，根据穿线形态具体又分上、下穿线点；根据各个穿线点来确定单个谐波的区间，在区间内可搜索得单个谐波的峰峰值；对所有波的峰峰值去极值求平均后，即可获得表征该瓶浓度的二次谐波峰峰值。与相关技术相比，本发明提供的二次谐波穿线寻峰方法，在不同采样率和采样时间下均可应用，具有较强抗噪能力和适应能力，同时计算简单，资源占用少，可在产线的嵌入式设备上应用。
二次谐波穿线方法

[发明专利]激光器发射波长的自诊断方法-CN202111261338.9有效
发明人：阳春华;刘紫怀;李勇刚;罗旗舞;马润洲;蓝丽娟;桂卫华 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-10-28 - 公布日： 2023-06-09 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明提供了一种激光器发射波长的自诊断方法，包括如下步骤：采集一定数量的实时二次谐波信号；提取出连续信号中每个二次谐波信号中左右谷值的位置与幅度；随后，将所有的谷值信息整理到同一坐标系中；接着，利用线性最小二乘拟合方法拟合所有的谷值点，获得拟合直线的斜率值K，并推算出双谷倾角θ，其中θ始终为锐角，且可为负值；再将θ值的绝对值与执行阈值THD相比较，判定激光器发射波长与最优波长之间的偏差是否达到了需要进行干预的界限；最后，若将θ值大于执行阈值THD，则利用提出的发射波长补偿公式计算需要调整的电压偏置值，从而更新激光器输出参数。与相关技术相比，本发明提供了一个全新的一种激光器发射波长自诊断方法。
激光器发射波长诊断方法

[发明专利]一种基于参数动态调节的快速卡尔曼滤波的在线检测方法-CN201910321931.4有效
发明人：阳春华;刘紫怀;罗旗舞;朱高峰;朱红求;桂卫华;钱灏 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-04-22 - 公布日： 2022-07-12 - 主分类号： G06F17/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于参数动态调节的快速卡尔曼滤波的在线检测方法，包括如下步骤：将待检测对象置于同一检测环境下进行预采样得到若干组含噪数据，并基于含噪数据计算滤波数据目标值，滤波数据的测量方差以及卡尔曼增益下限阈值；计算检测对象在线检测过程中滤波数据的初始估计值以及滤波数据的初始估计方差值；初始估计方差根据初始估计值与目标值的误差所属区间确定；基于初始估计值以及初始估计方差值进行卡尔曼滤波修正递归运算直至滤波数据收敛得到检测对象在线检测的滤波数据。本发明通过该方法克服了传统卡尔曼滤波方法因初始估计值不可调整所引起的迭代次数高，收敛速度慢的问题，提高了滤波检测的时效性。
一种基于参数动态调节快速卡尔滤波在线检测方法

[发明专利]基于谐波幅值通过概率的近似气体浓度信号分类方法-CN202110906140.5在审
发明人：阳春华;刘紫怀;罗旗舞;李勇刚;桂卫华;曾凡云;周飞跃;李姝洁 -专利权人：中南大学
申请日： 2021-08-09 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： G06K9/00 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于谐波幅值通过概率的近似气体浓度信号分类方法，包括如下步骤：S1：对多组浓度已知的密闭玻璃药瓶在稳定现场环境下进行长时间测量，并将所获取的原始二次谐波数据按浓度分类保存；S2：分析数据库中的二次谐波数据，得到谐波幅值概率分布图；S3：利用正态分布拟合所有谐波概率分布图；S4：筛选出最具有浓度信息表征能力的采样点位置；S5：确定最具浓度表征能力的采样点，计算幅值通过概率，从而表征二次谐波信号的浓度归属类别。与相关技术相比，本发明提供的基于谐波幅值通过概率的近似气体浓度信号分类方法，为二次谐波信号的探究提出了一个崭新的维度、能够有效提高方法的整体执行速度且能够有效提高浓度判别准确率。
基于谐波通过概率近似气体浓度信号分类方法

[发明专利]一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置及方法-CN202010021507.0有效
发明人：罗旗舞;阳春华;桂卫华;宋操;刘紫怀 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-01-09 - 公布日： 2021-07-27 - 主分类号： H03H11/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声抑制装置及方法，通过采用波长调制并结合正交解调方法，将混有干扰噪声的吸收信号中的二倍高频窄带成分信号提取出来，即可将宽带直接吸收信号转移至窄带高频点，实现第一层抗噪；信号调理部分对采集前的二次谐波信号在硬件上做了带宽限制和线性放大，进一步提高信号信噪比及降低带宽外噪声，在硬件上实现了第二层抗噪；最后信号优化处理单元对调理过后的二次谐波信号做优化处理，得到优化二次谐波信号，有效克服了电路内部的不稳定因素会给二次谐波信号带来噪声，进一步提高了信号信噪比。本发明通过多级联合抗噪方法，保证了玻璃瓶内气体浓度检测信号的噪声鲁棒性。
一种玻璃瓶气体浓度检测信号噪声抑制装置方法

[发明专利]用于玻璃药瓶残氧量检测的标准具效应抑制方法及装置-CN201910270548.0有效
发明人：贺建军;宋操;罗旗舞;刘紫怀;叶子聪;曹星宇;钱灏 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-04-04 - 公布日： 2021-06-01 - 主分类号： G01N21/59 文献下载
摘要：本发明公开了一种用于玻璃药瓶残氧量检测的标准具效应抑制方法及装置，该方法通过获取激光穿透玻璃药瓶后的主透射光强和反射两次后的透射光强，并转换成第一电流信号，获取激光穿透玻璃药瓶时的反射一次后的透射光强和反射三次后的透射光强，并转换成第二电流信号，根据第一电流信号和第二电流信号，获得输出电流，提取输出电流的二次谐波电流信号以及根据二次谐波电流信号获得氧气浓度，解决了现有技术由于玻璃药瓶瓶壁产生的光束干涉给二次谐波带来的光学噪声，导致残氧量检测精度低的技术问题，通过从信号检测部分消除二次谐波中的噪声，能从根源上抑制标准具效应，大大提高了氧气浓度检测精度和系统的稳定度。
用于玻璃药瓶残氧量检测标准效应抑制方法装置

[发明专利]一种基于幅值离散度的二次谐波信号拟合方法及系统-CN202010065861.3有效
发明人：阳春华;刘紫怀;李勇刚;罗旗舞;桂卫华;朱红求 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-01-20 - 公布日： 2020-12-22 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于幅值离散度的二次谐波信号拟合方法及系统，所述方法包括如下步骤：利用气体浓度在线检测系统进行持续测量以获取各浓度下大量的原始二次谐波样本；计算数据库中不同浓度下原始二次谐波样本在固定采样点的数据离散度，即谐波幅值离散度，作为数据先验；综合各浓度谐波幅值离散度作为高价值区域与权重指引；对于针对待测浓度的气体进行检测得到的原始二次谐波，依据最小加权欧氏距离找到与原始二次谐波相似度最高的理论二次谐波模型，实现二次谐波曲线的拟合。本发明可以拟合得到精确的二次谐波信号。
一种基于离散二次谐波信号拟合方法系统

[发明专利]气体浓度检测的多频调制方法、气体浓度检测方法及系统-CN202010430751.2在审
发明人：阳春华;钱灏;罗旗舞;刘紫怀;桂卫华 -专利权人：中南大学
申请日： 2020-05-20 - 公布日： 2020-07-10 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种气体浓度检测的多频调制方法、气体浓度检测方法及系统，该多频调制方法包括：步骤S1：调节基础调制信号的幅值使得多频调制的气体浓度检测系统输出的二次谐波吸收曲线中峰值点横坐标与背景干涉条纹包络的极小值点横坐标相同；步骤S2：基于抖动调制信号的幅值调节区间、频率调节区间分别调节所述抖动调制信号的幅值和频率。其中，本发明在原单频调制系统中加入抖动调制信号构成多频调制系统，且通过调节基础调制信号的幅值以及抖动调制信号的幅值和频率可以有效地抑制背景干涉条纹噪声，有利于提高信噪比和系统气体浓度检测精度。
气体浓度检测调制方法系统

[发明专利]一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法-CN201910644523.2有效
发明人：罗旗舞;朱明杨;阳春华;刘紫怀;桂卫华 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-07-17 - 公布日： 2020-04-17 - 主分类号： G01N21/25 文献下载
摘要：本发明公开了一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，首先获取同一检测环境下0％、合格浓度阈值a％、基准浓度辅助阈值X％下玻璃瓶的二次谐波峰值P0、Pa、PX，再计算P0、Pa之间及P0、PX之间差值的绝对值得到Da、Dx，以及将P0写入一个长度为M的队列；再对各个待检测玻璃瓶进行质量检测：采集玻璃瓶的二次谐波峰值PN并判定PN≤Pa是否成立，若成立，表示药瓶合格，反之药瓶不合格；若合格，再判定PN≤PX是否成立，若成立，将药瓶的二次谐波峰值写入队列，再求队列均值得到PL，及进行更新Pa＝PL+Da，PX＝PL+Da，更新后用于对下个药瓶的检测，本发明实时剔除了环境因素的干扰提升检测可靠性。
一种阈值动态调节玻璃瓶气体浓度检测方法

[发明专利]一种基于多次谐波联合分析的气体浓度反演方法及系统-CN201910458338.4有效
发明人：阳春华;刘紫怀;罗旗舞;朱高峰;朱红求;桂卫华;钱灏 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-05-29 - 公布日： 2020-03-27 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多次谐波联合分析的气体浓度反演方法及系统，该方法确定每种谐波联合方式对应的正弦调制信号的最佳调制度；分别采集设定的一个目标浓度下目标气体在每个谐波联合方式中的偶次谐波分量，再获取每种谐波联合方式的谐波联合峰值并重复K次，利用执行K次后的谐波联合峰值最大值计算出谐波联合目标峰值；调整目标气体的目标浓度，并重复上述步骤直至获取到目标气体在预设的各个目标浓度下的谐波联合目标峰值；将谐波联合目标峰值、目标气体的目标浓度进行拟合得到目标气体浓度反演公式；利用目标气体浓度反演公式计算出目标气体待测浓度值。该方法挖掘了其他偶次谐波成分中蕴含的浓度信息，进一步提高了浓度反演判据的信噪比。
一种基于多次谐波联合分析气体浓度反演方法系统

[实用新型]一种玻璃容器内气体浓度测量装置及玻璃容器质检设备-CN201920748749.2有效
发明人：罗旗舞;阳春华;桂卫华;宋操;刘紫怀 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-05-22 - 公布日： 2020-01-31 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本实用新型公开了一种玻璃容器内气体浓度测量装置及玻璃容器质检设备，包括激光发射模块、信号处理模块和气体发射装置，气体发射装置用于产生包裹激光发射模块与玻璃容器之间激光束的第一保护气体束以及包裹信号处理模块与玻璃容器之间激光束的第二保护气体束；所述第一保护气体束和第二保护气体束的吸收谱线处于所述激光发射模块的调谐范围之外。本实用新型解决了由于开放环境中其他气体成分的干扰使得每个周期的二次谐波呈现出无规律的上下跳动的问题，同时解决了温度、压强等环境因素变化导致二次谐波幅值一致性差的问题，最终大幅地提高了待测气体浓度检测精度和检测系统稳定度。
保护气体玻璃容器激光发射模块气体发射装置信号处理模块本实用新型二次谐波激光束气体浓度测量装置调谐压强待测气体环境因素检测系统开放环境浓度检测吸收谱线质检设备稳定度跳动

[发明专利]一种玻璃容器内气体浓度测量装置、检测方法及玻璃容器质检设备-CN201910427471.3在审
发明人：罗旗舞;阳春华;桂卫华;宋操;刘紫怀 -专利权人：中南大学
申请日： 2019-05-22 - 公布日： 2019-07-26 - 主分类号： G01N21/39 文献下载
摘要：本发明公开了一种玻璃容器内气体浓度测量装置及检测方法，包括激光发射模块、信号处理模块和气体发射装置，气体发射装置用于产生包裹激光发射模块与玻璃容器之间激光束的第一保护气体束以及包裹信号处理模块与玻璃容器之间激光束的第二保护气体束；所述第一保护气体束和第二保护气体束的吸收谱线处于所述激光发射模块的调谐范围之外。本发明解决了由于开放环境中其他气体成分的干扰使得每个周期的二次谐波呈现出无规律的上下跳动的问题，同时解决了温度、压强等环境因素变化导致二次谐波幅值一致性差的问题，最终大幅地提高了待测气体浓度检测精度和检测系统稳定度。
玻璃容器保护气体激光发射模块气体浓度测量装置气体发射装置信号处理模块二次谐波激光束调谐压强待测气体环境因素检测系统开放环境浓度检测吸收谱线质检设备稳定度检测跳动

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