CN109916852A

CN109916852A - 一种激光气体遥测仪信号采集方法和系统

Info

Publication number: CN109916852A
Application number: CN201910097933.XA
Authority: CN
Inventors: 陶俊; 向少卿
Original assignee: Hesai Photonics Technology Co Ltd
Current assignee: Hesai Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2039-01-31
Also published as: CN109916852B

Abstract

本发明涉及激光遥测技术领域，特别涉及一种激光气体遥测仪信号采集方法和系统。所述方法包括：S100，获取回波信号光谱波形；S200，根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；S300，至少基于所述回波信号的信噪比，判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，生成判断结果和处理结果；S400，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果；S500，采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。本发明能够自动调整回波信号的采样积分次数，从而提高激光气体遥测仪的精确度，且加快其响应速度，以使激光气体遥测仪能够快速准确的得到检测结果。

Description

一种激光气体遥测仪信号采集方法和系统

技术领域

本发明涉及激光遥测技术领域，特别涉及一种激光气体遥测仪信号采集方法和系统。

背景技术

激光气体遥测仪是一种以激光为主要手段，实现远距离的遥感检测的设备。激光气体遥测仪常用于测定大气污染，如污染物的浓度等。通过反射回波进行气体浓度测量是气体遥测的一种常见方式。由光源发出的光线经过准直照射到待测区域，光束被反射后反射回波回到遥测装置的光电探测器中，通过测量反射回波被路径上目标气体的吸收可以推算出目标气体的浓度值。激光气体遥测仪无需在现场采样，能够实时检测现场的污染物浓度，如激光甲烷遥测仪能够现场检测甲烷浓度，判断是否有天然气泄漏或确定泄漏源位置。此外，激光气体遥测仪还具有速度快、灵敏度高和安全性高等优点。但在一些因素的影响下，激光气体遥测仪接收的信号信噪比较低，无法进行计算或生成错误的检测结果，进而导致误报。常见的影响因素如下：

1)待测物浓度较低或光程较短，待测物本身吸收很微弱，特征信号淹没在电子和光学噪声中；

2)遥测仪接收到的反射光太少(光程太长、反射面的反射率太低或反射面与激光的夹角太小)，导致电学噪声占主导。

3)光学噪声太大：激光穿过会产生干涉的障碍物，例如双层玻璃、镀有抗红外反射膜玻璃或偏振玻璃等；采用的反射面为特有的材料或结构，如多层纱窗等；

5)环境光剧烈变化导致的光学噪声，例如当环境光的闪烁频率和信号频率接近时，容易产生和吸收信号同频的光学噪声。

为保证测量结果的准确性及灵敏度，在环境条件不同的情况下，需要保证接收到的检测信号具有较好的信号质量。现有技术中，通过增加信号采样积分次数(积分时间)可以提高信号质量，但会减慢设备的响应速度，增加时间成本。因此需要一种能够提高信号质量并保证响应速度的信号采集方法，以使激光气体遥测仪满足不同环境条件中的应用需求。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种通过自动、灵活设置采样积分次数的激光气体遥测仪信号采集方法和系统，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供了一种激光气体遥测仪信号采集方法，所述方法包括：

S100，获取回波信号光谱波形；

S200，根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

S300，至少基于所述回波信号的信噪比，判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，生成判断结果和处理结果；

S400，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果；

S500，采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

第二方面，本发明提供了一种激光气体遥测仪信号采集系统，所述系统包括：

第一数据采集单元，被配置为获取回波信号光谱波形；

信号处理单元，被配置为根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

判断单元，被配置为至少基于所述信噪比判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，生成判断结果和处理结果；

分析计算单元，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果；

第二数据采集单元，被配置为采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

第三方面，本发明提供一种激光气体遥测仪设备，包括：激光发生器、控制器、存储器和处理器，所述存储器上存储有至少至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现上述的激光气体遥测仪数据采集方法。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

本发明根据回波信号的信噪比，判断该回波信号是否能够用于检测结果计算。通过自动提高并调整信噪比过低的回波信号的采样积分次数，从而提高信号质量，以获得更加准确的测量结果，确保激光气体遥测仪检测结果的精确度和灵敏度。通过自动降低并调整信噪比过高的回波信号的采样积分次数，从而缩短信号采集和处理时间，以提高激光气体遥测仪的响应速度。综上，本发明使激光气体遥测仪能够快速准确的得到检测结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它附图。

图1本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪设备的结构示意图；

图2本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪信号采集方法的流程示意图；

图3本发明实施例提供的一组激光气体遥测仪基于TDLAS直接吸收法获得的探测光强信号光谱图(图3(a))和气体吸收信号光谱图(图3(b))；

图4本发明另一实施例提供的甲烷气体吸收光谱图；

图5本发明另一实施例提供的一组具有不同采样积分次数的回波信号光谱；

图6本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪信号采集系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参考图1，图1是本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪设备的结构示意图，如图1所示，该设备可以包括激光器、信号探测器、显示器、控制器、存储器和处理器等。还可以包括通信装置。该处理器中可以包括光谱分析器和信号检测处理器等。该设备可以设有测距器件和气体传感器件等。

需要说明的是，上述设备可以是能够单独使用的设备，如手持式激光甲烷遥测仪等，也可以是能够集成在其他设备上使用的设备，例如能够集成在车辆、无人机或船只等上的激光甲烷遥测仪等。

在实际应用中，上述设备中激光器可以是可调谐二极管激光器，上述设备可以是基于可调谐二极管激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS)技术进行气体浓度检测。

以下介绍本发明基于上述设备的激光气体遥测仪信号采集方法，图2是本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪信号采集方法的流程示意图。本说明书提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的系统或设备产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。具体的如图2所示，所述方法可以包括：

S100，获取回波信号光谱波形；

本说明书实施例中，激光气体遥测仪发射的激光被环境中的待测气体吸收后，经反射面反射生成回波信号，将该回波信号进行采样后得到回波信号光谱波形。

本说明书实施例中，回波信号可能会受到检测现场的环境因素影响而产生较大的电子噪声及光学噪声，所述环境因素包括但不限于待测物浓度较低或光程较短、光程过长、反射面的反射率过低、反射面与激光的夹角过小、光程中存在产生干涉的障碍物、反射面易产生光学噪声和环境光剧烈变化等。

例如，在实际应用中，激光甲烷遥测设备在天然气安全巡检时，发射的激光可能要穿过建筑双层玻璃，以检测是否有天然气泄漏。玻璃前后表面间或玻璃之间易形成F-P干涉腔，从而形成光学干涉条纹，产生较大的光学噪声。或者当环境光的闪烁频率和回波信号频率接近时，容易吸收信号和产生同频的光学噪声。

S200，根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

本说明书实施例中，所述S200可以包括S210-S240，具体内容如下：

S210，基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形；

本说明书实施例中，基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形的方法包括但不限于直接吸收法、谐波法和差分吸收法等。

在一个具体实施例中，请参考图3，图3是本发明实施例提供的激光气体遥测仪利用直接吸收法基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形。图3(a)中实线代表探测光强信号曲线，即回波信号光谱波形，虚线代表拟合光强信号曲线，通过将探测光强信号扣除拟合光强信号、基线校准等数据处理后得到吸收光谱波形。

具体地，本实施例基于朗伯比尔定律(Beer-Lambert)获得吸收信号光谱波形。根据朗伯比尔定律，当一束频率为ν的光束穿过吸收物质后，该光束穿过待测物质的光强变化为：I(ν)＝I₀(ν)exp[-σ(ν)CL]＝I₀(ν)exp[-A(ν)]，其中，I(ν)：光束穿过待测物质的透射光强度，I₀(ν)：入射光强度；σ(ν)：待测物质分子吸收截面；C：待测物质的浓度；L：光程；A(ν)：吸光度，吸光度曲线即吸收光谱波形如图3(b)所示。

S220，基于所述吸收光谱波形确定信号区和背景区；

包括以下子步骤：

S2201：确定所述吸收光谱波形上的吸收峰，以所述吸收峰对应的采样点为参考点；

S2202：根据参考点的位置和预设条件确定第一界限点、第二界限点、第三界限点和第四界限点的位置，第一界限点、第二界限点、参考点、第三界限点和第四界限点沿光谱波形的横轴方向依次排列；

在一个实施例中，请参照图4，图4为甲烷气体吸收光谱波形(图4中采样点序号与采样时刻一一对应)。由于甲烷气体吸收峰对应的波长是确定的，根据波长与采样点的对应关系，进而确定参考点。预设条件包括光谱波形的信号幅值变化幅度，根据光谱波形的信号幅值变化幅度，例如吸收峰两侧信号幅值明显下降并趋于稳定变化的区域划分为背景区。根据预设条件确定背景区和存在吸收峰的信号区的各界限点与参考点的位置关系，其中：

第一界限点A位于吸收峰左侧，第一界限点A与参考点的距离为第一预设距离，第一预设距离即对应参考点的采样时刻与第一界限点A的采样时刻之间的采样时间间隔；

第二界限点B位于吸收峰左侧，第二界限点B在图示的灰色区域与白色区域的交界处，第二界限点B与参考点的距离为第二预设距离，第二预设距离即对应参考点的采样时刻与第二界限点B的采样时刻之间的采样时间间隔，第二预设距离小于第一预设距离；

第三界限点C位于吸收峰的右侧，第三界限点C在图示的白色区域与灰色区域的交界处，第三界限点C与参考点的距离为第三预设距离，第三预设距离即对应第三界限点C的采样时刻与参考点的采样时刻之间的采样时间间隔；

第四界限点D位于吸收峰的右侧，第四界限点D与参考点的距离为第四预设距离，第四预设距离即对应第四界限点D的采样时刻与参考点的采样时刻之间的采样时间间隔，第三预设距离小于第四预设距离。

需要指出的是，第二预设距离与第三预设距离可以相等、也可以不相等，第一预设距离与第四预设距离可以相等、也可以不相等。

S2203：根据第一界限点、第二界限点、第三界限点和第四界限点确定吸收光谱波形上的信号区范围(图4中白色区域)和背景区范围(图4中灰色区域)；信号区范围内任一采样点的采样时刻晚于第二界限点B且早于第三界限点C的采样时刻，背景区范围内任一采样点的采样时刻晚于第一界限点A的采样时刻且早于第二界限点B的采样时刻，或者晚于第三界限点C的采样时刻且早于第四界限点D的采样时刻。

S230，分析得出所述信号区的信号幅值以及所述背景区的噪声幅值；

本说明书实施例中，信号幅值可以为信号区内的最大吸收峰值的纵坐标值，噪声幅值的分析方法可以为：选取背景区中的一个噪声曲线周期；取该曲线周期内的最低峰位与最高峰位纵坐标差值的绝对值做为噪声幅值。

S240，基于所述信号幅值和所述噪声幅值得到所述回波信号的信噪比；

其中，所述信噪比＝信号幅值/噪声幅值。

请继续参考图4，该吸收光谱波形的信号幅值为3X10^-4，噪声幅值为2X10^-4。根据信噪比计算公式，该吸收光谱波形的信噪比(SNR)＝3X10^-4/2X10^-4＝1.5，即确定了回波信号的信噪比为1.5。

本说明书实施例中，判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，可以将计算得到回波信号的信噪比与设定的信噪比阈值做比较，确定该回波信号是否可以用于计算待测物质浓度。若低于该信噪比阈值，则所述判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为提高采样积分次数。以提高信号质量，确保激光气体遥测仪检测结果的准确性。

上述本说明书实施例中，判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，还可以将所述回波信号的信噪比与设定的信噪比阈值做比较，分析该回波信号的信噪比是否过高，即其初始采样积分次数是否过高，若是，则所述判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为降低采样积分次数。以缩短采样积分时间，提高激光遥测设备的响应速度。

进一步地，本说明书的一些实施例中，所述步骤S300可以具体包括：

将第一信噪比阈值和第二信噪比阈值与所述回波信号的信噪比对比；

当第一信噪比阈值≤信噪比≤第二信噪比阈值时，所述判断结果为确定不修正所述初始采样积分次数；

当信噪比＞第二信噪比阈值时，所述判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为降低采样积分次数；

当信噪比＜第一信噪比阈值时，所述判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为提高采样积分次数。

其中，在实际应用中，所述第一信噪比阈值和所述第二信噪比阈值可以相等；或者所述第一信噪比阈值可以为回波信号能够用于待测物质浓度计算的最低需求，所述第二信噪比阈值可以为回波信号用于待测物质浓度计算的最高需求；或者所述第一信噪比阈值和第二信噪比阈值可以根据激光气体遥测仪硬件限制设定。

例如，在一个具体实施例中，在甲烷气体浓度检测时，所述第一信噪比阈值可以为3，所述第二信噪比阈值可以为7。

S400，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果。

S500，采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

在一个具体实施例中，请参考图5，图5是本发明另一实施例提供的一组具有不同采样积分次数的回波信号光谱波形。其中，图5(a-f)中采样积分次数依次为：1，10，30，100，300和1000次。从图中可以看出，随采样积分次数的增加，回波信号的质量得到明显改善，所得到的检测结果更加准确。

本说明书的一些实施例中，所述步骤S400可以包括：

若所述处理结果为提高采样积分次数，则确定所述二次采样积分次数等于所述回波信号的采样积分次数加上第一预设修正值；

若所述处理结果为降低采样积分次数，则确定所述二次采样积分次数等于所述回波信号的采样积分次数减去第二预设修正值。

在实际应用中，所述第一预设修正值和所述第二预设修正值可以是设置的固定数值，也可以是根据实际需求能够调节其数值大小。

在一个具体实施例中，激光气体遥测仪可以设置三档采样积分次数，其中，第一档的采样积分次数为T₁，第二档的积分采样积分次数T₂＝T₁+第一预设修正值，第三档的积分采样积分次数T₃＝T₂+第二预设修正值。其中第二档为默认的信号采集档，即默认采用T₂作为初次采样积分次数进行信号采集，获取回波信号光谱波形，并根据上述技术方案计算得到回波信号的信噪比。若第一信噪比阈值≤信噪比≤第二信噪比阈值，则继续采用当前第二档；若信噪比＞第二信噪比阈值，则系统自动切换至第一档；若信噪比＜第一信噪比阈值，则系统自动切换至第三档。通过自动切换档位确保信号质量和响应速度。

本说明书的另一些实施例中，所述步骤S400可以包括：

若所述处理结果为降低采样积分次数，则根据公式T＝T_i(SNR₂/SNR_i)²计算得到预期采样积分次数；

若所述处理结果为提高采样积分次数，则根据公式T＝T_i(SNR₁/SNR_i)²计算得到预期采样积分次数；

根据预期采样积分次数取整得到二次采样积分次数；

其中，T为预期采样积分次数，T_i为初始采样积分次数，SNR₁为所述第一信噪比阈值，SNR₂为所述第二信噪比阈值，SNR_i为所述回波信号的信噪比。

上述公式的推导原理为：定义预期采样积分次数(T)/初始采样积分次数(T_i)＝m，回波信号光谱的信号幅值为S_i，回波信号光谱的噪声幅值为N_i，修正的回波信号光谱的信号幅值为S_n，修正的回波信号光谱的噪声幅值为N_n；

则S_n＝mS_i，

则

其中，SNR_n＝S_n/N_n，SNR_i＝S_i/N_i，T/T_i＝m；

SNR_i为回波信号的信噪比，SNR_n为修正的回波信号的信噪比；

因此，T＝T_i(SNR _n/SNR_i)²。

在实际应用中，上述取整方式包括但不限于：基于计算结果第一位小数的向上取整、向下取整、四舍五入或直接丢弃小数部分；或者是基于计算结果个位的向上取整、向下取整、四舍五入或直接丢弃个位部分。

在一个具体实施例中，激光气体遥测仪的默认初始采样积分次数T_i可以为50，积分采样次数调节的增减值可以设置为10。首先获取回波信号光谱波形，并根据上述技术方案计算得到回波信号的信噪比。若第一信噪比阈值≤信噪比≤第二信噪比阈值，则默认T₀为预期采样积分次数；若信噪比＞第二信噪比阈值，则系统基于公式T＝T₀(SNR₂/SNR_i)²计算得到预期采样积分次数，丢弃T的个位部分得到二次采样积分次数T'，系统自动将采样积分次数调节至T'；若信噪比＜第一信噪比阈值，系统基于公式T＝T_i(SNR₁/SNR_i)²计算并取整后得到T'，系统自动将采样积分次数调节至T'。

基于上述具体实施方式，本说明书的一些实施例中，所述步骤S400还可以包括：

将所述二次采样积分次数与采样积分次数阈值对比；

若所述二次采样积分次数大于所述采样积分次数阈值，则所述分析结果为确定所述回波信号不可信，舍弃所述回波信号；

若所述二次采样积分次数小于所述采样积分次数阈值，则所述分析结果为进入步骤S500。

其中，所述采样积分次数阈值可以根据所需要的精确度、响应时间和/或激光气体遥测仪自身运算能力限制设置，例如设置为激光气体遥测仪自身硬件运行时能够承受的最大采样积分次数。

实际应用中，一台激光气体遥测仪的采样积分次数阈值可以是定值，也可以是能够通过参数设置调节其大小。

需要设置采样积分次数阈值的情形包括但不限于：计算得出的二次采样积分次数导致仪器的响应速度过慢或运行卡滞；或者二次采样积分次数超过激光气体遥测仪本身硬件的运行限制；再或者是当前回波信号为失真或畸变信号。

在实际应用中，若根据获取的回波信号光谱波形计算出的信噪比过小(如小于1)，例如由于环境光线剧烈变化导致的回波信号畸变，则计算得到的二次采样积分次数可能为初次采样积分次数的成百或上千倍，超出激光气体遥测仪的物理限制。因此，可以通过设定采样积分次数阈值，将信噪比过小的回波信号舍弃。

以下介绍本发明基于上述设备的激光气体遥测仪信号采集系统，图6是本发明实施例提供的一种激光气体遥测仪信号采集系统的结构示意图。所述系统包括：

第一数据采集单元10，被配置为获取回波信号光谱波形；

信号处理单元20，被配置为根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

判断单元30，被配置为至少基于所述信噪比判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，生成判断结果和处理结果；

分析计算单元40，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果；

第二数据采集单元50，被配置为采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

本说明书的实施例中，所述信号处理单元20可以包括：信号分析模块和算法模块；所述信号分析模块被配置为：基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形；基于所述吸收光谱波形确定信号区和背景区；以及，分析得出所述信号区的信号幅值以及所述背景区的噪声幅值；所述信号算法模块被配置为基于所述信号幅值和所述噪声幅值得到所述回波信号的信噪比；其中，所述信噪比＝信号幅值/噪声幅值。

本说明书的实施例中，所述判断单元30可以被具体配置为：将第一信噪比阈值和第二信噪比阈值与所述回波信号的信噪比对比；若第一信噪比阈值≤信噪比≤第二信噪比阈值，则生成的判断结果为确定不修正所述初始采样积分次数；若信噪比＞第二信噪比阈值，则生成的判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为降低采样积分次数；若信噪比＜第一信噪比阈值，则生成的判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为提高采样积分次数。

本说明书的一些实施例中，所述分析计算单元40可以被具体配置为：若所述处理结果为提高采样积分次数，则确定所述二次采样积分次数等于所述回波信号的采样积分次数加上第一预设修正值；若所述处理结果为降低采样积分次数，则确定所述二次采样积分次数等于所述回波信号的采样积分次数减去第二预设修正值。

本说明书的另一些实施例中，所述分析计算单元40可以被具体配置为：若所述处理结果为提高采样积分次数，则根据公式T＝T_i(SNR1/SNR_i)²计算所述预期采样积分次数；若所述处理结果为降低采样积分次数，则根据公式T＝T_i(SNR₂/SNR_i)²计算所述预期采样积分次数。根据预期采样积分次数取整得到二次采样积分次数；其中，T为预期采样积分次数，T_i为初始采样积分次数，SNR₁为所述第一信噪比阈值，SNR₂为所述第二信噪比阈值，SNR_i为所述回波信号的信噪比。

以及，基于上述具体实施方式，本说明书的一些实施例中，所述分析计算单元40还可以被具体配置为：将所述二次采样积分次数与采样积分次数阈值对比，若所述预期采样积分次数大于所述采样积分次数阈值，则生成的分析结果为确定所述回波信号不可信并舍弃所述回波信号。

综上，本发明根据回波信号的信噪比，判断该回波信号是否能够用于检测结果计算。通过自动提高并调整信噪比过低的回波信号的采样积分次数，从而提高信号质量，以获得更加准确的测量结果。通过自动降低并调整信噪比过高的回波信号的采样积分次数，从而缩短信号采集和处理时间，以提高激光气体遥测仪的响应速度。使得激光气体遥测仪能够快速准确的得到检测结果。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims

1.一种激光气体遥测仪信号采集方法，其特征在于，包括步骤：

S100，获取回波信号光谱波形；

S200，根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

S500，采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S300包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S400包括：

若所述处理结果为降低采样积分次数，则根据公式T＝Ti(SNR₂/SNR_i)²计算得到预期采样积分次数；

若所述处理结果为提高采样积分次数，则根据公式T＝Ti(SNR₁/SNR_i)²计算得到预期采样积分次数；

根据预期采样积分次数取整得到二次采样积分次数；

其中，T为预期采样积分次数，Ti为初始采样积分次数，SNR₁为所述第一信噪比阈值，SNR₂为所述第二信噪比阈值，SNR_i为所述回波信号的信噪比。

5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于，所述步骤S400还包括：

将所述二次采样积分次数与采样积分次数阈值对比；

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S200包括：

S210，基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形；

S220，基于所述吸收光谱波形确定信号区和背景区；

其中，所述信噪比＝信号幅值/噪声幅值。

7.一种激光气体遥测仪信号采集系统，其特征在于，包括：

第一数据采集单元(10)，被配置为获取回波信号光谱波形；

信号处理单元(20)，被配置为根据所述回波信号光谱波形得到回波信号的信噪比；

判断单元(30)，被配置为至少基于所述信噪比判断是否修正所述回波信号的初始采样积分次数，生成判断结果和处理结果；

分析计算单元(40)，至少根据所述处理结果确定二次采样积分次数，生成分析结果；

第二数据采集单元(50)，被配置为采用二次采样积分次数获取修正的回波信号光谱波形。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述判断单元(30)被具体配置为：将第一信噪比阈值和第二信噪比阈值与所述回波信号的信噪比对比；

若第一信噪比阈值≤信噪比≤第二信噪比阈值，则生成的判断结果为确定不修正所述初始采样积分次数；

若信噪比＞第二信噪比阈值，则生成的判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为降低采样积分次数；

若信噪比＜第一信噪比阈值，则生成的判断结果为确定修正所述初始采样积分次数，所述处理结果为提高采样积分次数。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述分析计算单元(40)被具体配置为：

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述分析计算单元(40)被具体配置为：

若所述处理结果为提高采样积分次数，则根据公式T＝Ti(SNR₁/SNR_i)²计算所述预期采样积分次数；

若所述处理结果为降低采样积分次数，则根据公式T＝Ti(SNR₂/SNR_i)²计算所述预期采样积分次数；以及

将所述二次采样积分次数与采样积分次数阈值对比，若所述预期采样积分次数大于所述采样积分次数阈值，则生成的分析结果为确定所述回波信号不可信并舍弃所述回波信号；

根据预期采样积分次数取整得到二次采样积分次数；

11.根据权利要求7-10中任一所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元(20)包括：信号分析模块和算法模块；

所述信号分析模块被配置为：基于所述回波信号光谱波形得到吸收光谱波形；基于所述吸收光谱波形确定信号区和背景区；以及，分析得出所述信号区的信号幅值以及所述背景区的噪声幅值；

所述算法模块被配置为基于所述信号幅值和所述噪声幅值得到所述回波信号的信噪比；

其中，所述信噪比＝信号幅值/噪声幅值。