[发明专利]基于小波去噪的超低浓度多组分紫外光谱烟气分析方法

摘要

本发明涉及一种基于小波去噪的超低浓度多组分紫外光谱烟气分析方法,主要适用于环保烟气的高精度监测中，其中涉及的小波变换是一个时间与频率的局部变换，通过将光谱频带多次划分，对光谱信号进行多尺度细化，使光谱信号在经过各尺度的小波分解后的能量主要集中在高频部分，故只需对小波分解得到的高频小波系数进行阈值处理，而将其他分解层的小波系数置零，可以在保存有用信号信息的同时去除大量的噪声，能在充分保留吸收信号的同时去除噪声，有利于提高光谱的信噪比、气体的测量精度、浓度测量下限和测量结果数据的稳定准确性，方法科学且可靠实用，特别适用于环保烟气的高精度检测、精密分析和处理中。

主权项

一种基于小波去噪的超低浓度多组分紫外光谱烟气分析方法，其特征在于：它是通过对光谱信号的时域和频域先进行局部化分析，然后通过伸缩平移运算对信号进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，聚焦到信号分析的细节实现的，具体步骤如下：第一步：记录光谱仪自身的暗噪声D在无光线进入光谱仪的情况下，记录光谱仪的暗噪声D；第二步：记录原始背景光谱IO打开氙灯，向样气池中充入氮气，待流速稳定后，采集光谱仪所记录的氙灯原始光谱数据IO；第三步：计算去除光谱仪暗噪声D影响后的实际背景光谱I0’将背景光谱IO减去光谱仪暗噪声D得到实际背景光谱I0’，公式为I0′＝I0‑D；第四步：记录被测气体的吸收光谱Ii(λ)将待测气体以一定流速充入样气池中，待样气池内压强稳定后采集获得光谱仪上记录的吸收光谱数据Ii(λ)；第五步：计算去除光谱仪暗噪声D后的实际吸收光谱Ii(λ)′将吸收光谱Ii(λ)减去光谱仪暗噪声D计算得到去除暗噪声D后的实际吸收光谱Ii(λ)′，公式为Ii(λ)′＝Ii(λ)‑D；第六步：对实际背景光谱I0’和实际吸收光谱Ii(λ)′分别进行小波去噪处理，方法如下：首先选定小波基，再对实际背景光谱I0’或实际吸收光谱Ii(λ)′按需分别进行分层小波分解，并对含噪信号进行离散小波变换，得到各尺度的小波系数wj k，然后将所得的小波系数wj k进行阀值处理，保留小波系数wj k大于设定阀值、含有信号的分量，滤除小波系数wj k小于阀值、不含信号的噪声分量，由此，通过小波变换保存光谱中的微弱吸收信号，滤除噪声影响，最终获得高信噪比的背景光谱信号或被测气体吸收光波的信号。