[发明专利]红外传感器输出信号的滤波方法、装置及红外气体分析仪

说明书

技术领域

本申请涉及气体分析仪器技术领域，更具体地说，涉及一种红外传感器输出信号的滤波方法、装置及红外气体分析仪。

背景技术

红外线经过不同浓度气体后，光强会被不同程度吸收。故通过测量红外光强的衰减大小就可以分析获得被测气体的浓度。利用这一原理可以测量气体浓度。

红外气体分析仪的理论基础是Beer-Lambert定律。根据Beer-Lambert定律，通过气体吸收前和气体吸收后的光强关系为：I=I₀exp（-KCL）,式中I是被气体吸收后的光强，I₀是被气体吸收前的光强，K是气体的吸收系数，C是气体的浓度，L是红外线经过气体的长度。变换公式得到：C=-ln（I/I₀）/KL，当气体和红外线经过气体的长度一定时，即K和L一定时，只要得到被气体吸收后的光强与气体吸收前的光强的比值就可以得到气体的浓度C。

但是，随着气体浓度的降低，气体浓度的检测受系统噪声及现场环境的影响也会随之增大。尤其对低浓度气体检测时，红外传感器噪声、电子学噪声和光学噪声等的影响，使得测量出现较大偏差。目前，为消除噪声影响，采用的滤波处理方法有滑动平均滤波和算数平均滤波。

滑动平均滤波对原始信号的白噪声、脉冲干扰消除较明显，但是消弱了有用信号吸收峰，影响了检测的精度。算数平均滤波对原始信号的白噪声和脉冲干扰有一定抑制作用，且当平均次数增加时效果更明显，但是随着平均次数的增多，增加计算时间，并且算数平均值滤波对光学噪声影响的消除不明显。通过上述两种方案分析看出，现有的滤波方案并不能满足计算时间短且气体浓度测量精度高的要求。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种红外传感器输出信号的滤波方法、装置及红外气体分析仪，改善了红外传感器输出信号的信噪比，提高了红外气体分析仪的测量精度，并且计算时间短。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种红外传感器输出信号的滤波方法，包括：

获取红外传感器输出信号，计算红外传感器输出信号的固定频率；

对所述输出信号进行快速傅里叶变换，将时域信号转变为频域信号；

保留所述固定频率的幅值，将其它频率的幅值置为零。

优选的，在步骤获取红外传感器输出信号之前包括：对红外传感器输出信号进行信号放大。

优选的，在步骤保留所述固定频率的幅值，将其它频率的幅值置为零后包括：采用最小二乘法将所述固定频率的幅值拟合，进而得到此时的浓度值。

优选的，获取红外传感器输出信号的获取频率为500Hz。

一种红外传感器输出信号的滤波装置，包括：

接收单元，用于获取红外传感器输出信号，计算红外传感器输出信号的固定频率；

计算单元，用于对所述输出信号进行快速傅里叶变换，将时域信号转变为频域信号；

处理单元，用于保留所述固定频率的幅值，将其它频率的幅值置为零。

优选的，包括：信号放大单元，用于对红外传感器输出信号进行信号放大。

优选的，包括：拟合单元，采用最小二乘法将所述固定频率的幅值拟合，进而得到此时的浓度值。

优选的，所述接收单元获取红外传感器输出信号的获取频率为500Hz。

优选的，包括显示单元，用于显示红外传感器输出信号。

一种红外气体分析仪，包括计算机控制系统，红外传感器以及所述的滤波装置；

所述红外传感器内的切光片由固定频率的电机控制转动，由同一光源产生的红外线经过参比气室和测量气室被切光片切割，所述红外传感器输出和浓度相关的电压信号；滤波装置对所述红外传感器输出的电压信号进行滤波。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的一种红外传感器输出信号的滤波方法、装置及红外气体分析仪，通过快速傅里叶变换将时域信号转变为频域信号，在频域保留有用信号，将干扰信号去除，改善了传感器输出信号的信噪比，提高了红外气体分析仪的测量精度，同时测量简单、时间很短。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种红外传感器输出信号的滤波方法流程图；