數字信號處理技術在氣體檢測中的應用

王振霞 靳晨聰 薄立康

摘要

基于信息化時代背景下，數字信號處理技術作為一項新型的高端技術，憑借其自身強大的優勢特點，被廣泛的應用于社會各個領域當中，不但為企業生產發揮其重要的作用。同時也影響著人們的生活領域，并為人們的實際生產生活提供重要的技術保障。本文主要對氣體檢測中濾波技術進行了論述，同時對數字信號處理技術在氣體檢測中的應用進行了全面分析。

【關鍵詞】數字信號 處理技術 氣體檢測 濾波技術

隨著科學技術不斷的發展，促進了數字信號技術的發展成熟。數字技術在實際的生活當中得到了普及性的發展。數字技術作為目前一項高端的技術，在計算機領域、工業領域、醫藥領域等都得到了應用，并發揮其強大的功能優勢，促進了社會各個生產領域的良好發展。由于傳統的模擬信號可控性相對較弱，已經無法順應社會發展的需要，逐漸被數字信號處理技術所取代，并且在未來的發展過程當中，必然會成為主流趨勢，為社會各個生產領域的發展發揮其重大的作用，并且為我國社會的發展作出重大的貢獻。

1氣體檢測中濾波技術分析

隨著工業生產規模不斷發展壯大，工業生產中廢棄排放量正在逐年增加，并且工業生產所產生的有毒有害氣體泄漏事故起因較為復雜，導致泄漏的原因在于以下幾點內容。例如，安全管理意識、安全防范意識、安全技術措施、自然災害等因素，以上影響因素在一定程度上增加了安全事故發生的幾率。綜上所述，充分表明了工業氣體檢測技術仍然存在局限，因此為了降低有害氣體泄漏的幾率，工業企業需要加強完善氣體檢測系統。同時，要不斷引入先進的氣體檢測技術，加強對有害氣體的實時監控，建立完善的預警系統。當前，在對工業有毒氣體的檢測當中，通常情況下主要采用電化學傳感器、以及物理性質、化學性質完成檢測工作。例如，基于可調諧半導體激光收光譜氣體傳感。該技術能夠借助光纖耦合技術，能夠順利檢測出管道氣體參數，從而獲取到壓力與溫度等相關數值。TDLAS技術具有較高的靈敏度，并且具備較好的動態化，為進行污染成因研究、氣體組成研究等工作，提供了重要的技術保障。其中，TDLAS技術所涉及到的濾波技術，具體主要包括αβγ濾波、小波更換等。通常情況下，可以通過采用數字濾波器過濾與處理檢測數據，從而提升氣體檢測中濾波算法的有效性。

2數字信號處理技術在氣體檢測中的應用

2.1數字濾波的算法分析

在氣體檢測中的數字信號處理中，通常會采用DSP芯片實現濾波。其基本的流程在于以下幾點內容：

（1）在配置存儲單元內存儲采集到的相關數據信息。然后在利用濾波系數過濾采樣值，設置濾波系數對短時間內的采樣信號進行濾波可以看作對有限序列的濾波，從中獲取到過濾后的信號。

（2）將信號進行PPT轉換。通過頻域信號成績的PPT進行反向變換，從而獲取到輸出的信號。

（3）采用起初的計算方式，然后利用時域對數據進行卷積計算。此外，該試驗程序主要通過循環尋址方式實現卷積乘法累加，預先在存儲器中建立一個數據緩沖，與此同時，需要對其設定長度。通過不同指針對所收集的樣品數據進行存儲，同時要保證由低地質向高地址的順序錄入，通過此種方式完成數據的處理。

（4）濾波作為數據處理的關鍵環節，對數據處理發揮著重要的作用。在進行濾波參數的具體設定過程，相關技術人員要結合測量信號具體參數而定，切勿盲目的進行設定。此外，在檢測氣體測量中的二次諧波過程當中，等待處理的信號是未知的，如若想順利的完成數字處理，則需要了解待測信號的幅值、以及待測信號的頻率，只有把握好上述兩方面，才能夠實現數據處理的正確性。

2.2試驗仿真的效果分析

在具體的試驗過程當中，通過軟件實現對測量仿真環境進行模擬，通過對仿真環境的模擬，進一步分析處理數字信號濾波器。并結合二次諧波的調諧原理，借助軟件的優勢，構建一個實驗模型。調諧信號及待測信號都是基于相同頻率、不同幅值的正弦信號模擬，待測信號與調諧信號都是通過乘法器進行處理，然后將示波器與信號進行有效連接，則顯示出調諧信號。如果被測信號與參考信號基于相同頻率的情況下，此時會產生直流信號，而獲取到的直流信號即試驗中二次諧波的幅值信號。如若直流信號受到外界因素所影響，則會促使待測信號產生大量噪音，將會降低其獲取清晰信號的幾率。因此，通過低通濾波器完成信號初步處理，但是當前的這種設計形式，難以確定濾波器的性能指標。為了最大限度獲取濾波性能指標，則可以預先對信號進行頻譜分析，從而獲取到待測信號中的信息參數。如若頻率與幅值均相同的情況下，此時在數字信號處理中，則會輕松的獲取到濾波器參數。通過實驗分析得出，在低頻區內主要體現出了待測信號中的有用信號，而噪聲信號卻體現了高頻特征。基于上述情況而言，在處理信號時，可采用設定低通濾波器實現。

3結語

隨著我國工業化生產進程不斷加快，工業產生的有害氣體嚴重威脅著生產的整體安全性。基于此情況下，工業生產企業需要根據當前的實際現狀，加強對有害氣體的治理，降低工業生產排放出的有害氣體，提高生產的安全性與可靠性。因此，生產企業針對當前有害氣體排放情況，企業要積極引進先進的測量技術，加強對氣體進行檢測。而傳統的測量方法已經適應當前企業發展的實際需要，無法對有害氣體作出準確的檢測。而數字信號處理技術作為一種全新的技術，在氣體檢測當中的應用，不但可以對氣體作出實時的檢測，而且還能夠獲取數據支持預警與管理。在實際的氣體檢測過程當中，由于受到諸多外界因素所干擾，導致其檢測信號缺乏一定的準確性。因此，為了提升氣體檢測的準確性，則需要給予數字信號處理技術足夠的重視，并注重發揮數字信號處理技術的優勢，加強對采集信息的處理，進而全面提升氣體檢測的準確性。

參考文獻

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