差分吸收光譜測量臭氧濃度信號去噪的實驗研究

鄭海明，劉 佳

(華北電力大學 能源動力與機械工程學院，河北 保定 071003)

1 引 言

隨著國家對火電廠污染物排放的要求越來越嚴格，臭氧同時脫硫脫硝技術憑借投資和運行成本廉價、系統簡單、占地面積小等優點，已成為煙氣污染物控制技術的發展趨勢[1]。在實施這項新技術的同時，臭氧濃度在線監測必不可少。差分吸收光譜(DOAS:differential optical absorption spectroscopy)法的本質是基于分子對光輻射的選擇性吸收，將臭氧的吸收帶分為隨波長慢變化的“寬帶吸收帶”和隨波長快速變化的“窄帶吸收帶”。其中窄帶吸收主要是由于臭氧分子的特征吸收造成的，寬帶吸收主要是由于分子的米氏散射與瑞利散射引起的。差分吸收光譜技術的關鍵就在于如何準確獲得所測氣體的特征吸收光譜[2]。

在實際的氣體測量中，環境和儀器本身的噪聲會對臭氧的吸收光譜造成很大的影響，從而影響后期特征光譜的獲取，導致測量結果不準確。常用的去噪方法有：小波變換、Savitzky-Golay濾波和傅里葉變換濾波。小波變化具有很好的時頻局域特性，能通過伸縮和平移對信號進行多尺度分析，是一種很好的信號分析手段，本文利用wdencmp函數和wden對信號分別進行了閾值去噪、Savitzky-Golay濾波去噪，在濾波的同時保留了原始光譜的高頻分量，從而減少了光譜吸收峰高度和寬度的失真，選用了不同的窗寬對信號進行了處理；傅里葉變換在信號的頻域里進行分析處理，濾除噪聲的頻率后逆傅里葉變換，能很好地濾除高頻噪聲。……