數字信號處理技術在氣體檢測中的應用

文/邸占立 楊松榮 馬春雪

隨著社會不斷的發展，工業化產業的基地已經遍布我國各個地方，而工業化的生產在其生產過程中會產生很多有害的氣體，而這些氣體不但會對工業化生產的整個過程造成一定的危害，同時，又會對空氣造成一定的污染，并間接的影響人們的身體健康，因此，一定要對工業化生產過程中所產生的所有氣體做出精確的測試，檢驗處什么氣體是可以直接排放，而什么氣體是需要進行在加工然后再排放的，因而對于氣體的檢測也成為研究人員們非常注重的問題，同時研究人員通過對數字信號處理技術的應用來研究如何對氣體的種類和組成進行精確的檢測，通過這種技術對氣體的檢測，使我國的工業化生產中所產生的氣體能夠得到良好的處理，間接的是我們的環境更加的美好。

1 氣體檢測中所用到的濾波技術

隨著我國各項技術的逐漸成熟，我國工業化的生產規模得到了很大程度的發展，而伴隨著工業化生產規模的不斷壯大，就導致工業化氣體越來越多的排放到大氣當中，而這些氣體中所包含的成分非常多，大部分的氣體是會對環境、人體造成不同程度的危害，因此，我們針對如何分辨氣體成分這一技術做詳細研究，簡單來說就是對氣體進行檢測，而對氣體進行檢測，主要用到的技術就是濾波技術，我們對濾波技術進行詳細的研究。

濾波技術簡單來說就是以可協調的半導體為基礎，然后將此半導體的激光通過收光譜進行氣體的傳感。具體來說就是，就是需要將工廠中所排放的氣體通過一種管道，然后在這個管道中加入光線耦合技術，并通過光纖耦合技術，對管道中的這些氣體進行檢測，通過檢測就能夠較為準確的得出氣體的參數，然后能夠獲得可以分辨氣體種類的相關數值，也就是壓力、溫度等。而濾波技術的主要原理就是通過不同光波的組合，通過不同光波的性質，如波長、幅度等，對氣體進行檢測，而濾波技術所采用的光波就是我們較為熟悉的α 射線、β射線及γ 射線等。通過以上的分析，利用光波對氣體進行檢測，使有害氣體被篩選出來，并進行合理的處置，減少對空氣的污染。

2 數字信號處理技術在氣體檢測中的應用

由于工業生產規模的不斷擴大，工業生產過程中排放的氣體也越來越多，而這其中所包含的有害氣體占大多數，因此，為了使有害氣體得到最大程度的鑒別，并得到及時的處理，工廠中需要加強對企業內部的管理、提高安全防范意識及提升工廠中的安全技術措施，除了對這些加強管理外，就是需要利用數字信號處理技術來對氣體進行檢測，然后通過檢測使氣體得到精確的甄別和處理。

2.1 數字濾波的分析

數字信號處理技術在進行氣體檢測過程中，經常會使用DSP 這種芯片來實現濾波。其主要的操作流程分別是，首先需要將采集到的所有的數據以及各種信息存儲到合適的存儲單元內，接著使用不同濾波的不同性質對采集到的數據信息進行過濾，而過濾這一過程主要是對濾波射線的系數進行設置，然后對短時間內通過的數據信號進行過濾篩選，并最終成為有限序列的濾波。然后，將以上過濾后得到的信號轉換成PPT 格式，具體來說就是，將過濾后得到的信號通過PPT 進行反向的轉換，然后將篩選出的信號能夠完整的輸出。

接下來就是對輸出的信號進行計算，具體的方式就是使用最初的計算方式，通過對不同時段的數據進行卷積計算，同時，卷及計算的具體操作使需要利用循環的尋址方法來進行卷積計算中的累加計算，在計算完成后，將計算后的結果放入到存儲器中設置好的數據緩沖中，且還需要對此設定出長度，然后將不同的長度保存到相應的存儲庫中，在這個過程匯總，需要保證錄入的順序為有低地質相高地址有序進行，最終完成對數據的處理。

上文分析了對數據進行處理，而對數據處理的過程中，較為重要的環節就是濾波，濾波在數據處理環節中有著重要的地位，對數據的處理有著重要的影響，因此，對濾波的參數進行設定時，一定要仔細謹慎，要結合實際的對信號的測量來進行參數的具體設定，不可隨意設定，且在對氣體進行測量的二次諧波環節中，由于需要被處理的信號使未知的，因此，需要對待測信號有充分的了解，了解其幅度值、頻率，最終確保對數據進行正確的處理。

2.2 試驗仿真的分析

在整個實驗過程中，除了需要對數據進行處理，還需要對測量的過程進行仿真的環境模擬，而在這個模擬過程中，需要在對數據進一步分析的時候，充分的結合二次諧波的調諧原理，通過特定的軟件構建出一個較為真實的模擬實驗環境，然后在這個模擬環境中，首先要確保待測信號都是在同一頻率、同一幅度值的正弦信號中進行模擬，使待測信號能夠有一個同等的測試環境，然后將得出的調諧信號，通過乘法器來進行計算，切將處理完成后側信號和示波器進行有效地連接，最終將調諧信號顯示在示波器上。而在這個過程中，由于其他因素的的影響，為了能夠獲取最準確的濾波信號，我們可以在進行實驗時需要對信號做出預先的頻譜分析，從而能夠大致的得到待測信號的具體參數，使最終得到的實驗結果能夠更加的準確。

3 結語

通過以上的分析，為了能夠提前預防工業生產中所生產的有害氣體對環境、人體造成危害，需要通過熟悉信號處理技術來對氣體進行檢測，而這個過程中，工廠除了需要加強對企業內部設備的管理，同時，需要在數字信號處理技術運用的過程中，對數字濾波進行詳細的分析，同時對數據進行仿真的模擬實驗，最終得處非常準確的結果。