CN112485361A - 一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，涉及气相色谱分析技术领域，其包括硬件上对色谱仪的改造，所述硬件上对色谱仪的改造为改良传感器的采样频率。该针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，通过硬件上对色谱仪的改造以及整套软件滤波流程解决了目前滤波算法导致的数据延迟问题，而且通过硬件上对色谱仪的改造以及整套软件滤波流程形成的色谱信号低延迟滤波方法相比于现有的通用滤波算法的软件滤波，对噪声抑制更强，对真正的信号抑制效果更小，滤波中常见的削峰也被解决，极大地降低了实际使用中色谱仪的出图效果，增加了对于物质检测的灵敏度和可见性，突出了低含量物质的表达。
Description
技术领域
本发明涉及气相色谱分析技术领域，具体为一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法。
背景技术
气相色谱分析是用于分析由化合物混合构成的样品的技术，气相色谱分析仪将样品分离成其各个个体化合物，并且结合适当的检测器一起被用于识别和测量那些个体化合物，气相色谱分析仪依靠载气将样品及其组分化合物传送通过被加热了的色谱柱(column)，样品化合物在色谱柱内蒸发，并且以不同的速率经过色谱柱，所述速率取决于化合物的物理特性和它们与柱相 (columnphase)的相互作用等，例如，较小的分子由于它们更强的挥发性通常比较大的分子更快地通过色谱柱，对应于特定化合物的所有分子以几乎相同的速度经过色谱柱，并且在诸如质谱仪的检测器中呈现为分子带(被称为色谱峰)，理想情况下，当它们离开色谱柱进入检测器时，相邻的化合物带之间没有重叠，而为了避免检测过程中出现的噪声影响检测色谱数据所以常常会用到色谱数据滤波器，但是现今大多数的色谱数据滤波器常常会导致一定时间的延迟，进而一定程度上降低了获取正常色谱图像的效率，而且现今大多数的色谱数据滤波器还具有常见的削峰现象，进而一定程度上导致了得到的色谱数据不准确的问题，因此提出了一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法来解决这个问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，解决了现今大多数的软件滤波常常会导致长时间的延迟进而一定程度上降低了获取正常色谱图像效率的问题。
(二)技术方案
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，包括硬件上对色谱仪的改造，所述硬件上对色谱仪的改造为改良传感器的采样频率，增加传感器信号组成，给传感器添加授时模块，使最终信号能得到同步，所述硬件上对色谱仪的改造配和整套软件滤波流程使用。
所述整套软件滤波流程包括以下步骤：
a1、检查出正常的峰值信号和普通的基准信号：色谱仪噪声大多为高斯白噪声，同时会随着时间进行漂移，但是色谱仪出峰信号为标准的正态分布函数，因此经过理论以及实验得出，通过求取每一秒数据的标准差是否大于一个特定值可以来判定是否为峰值；
a2、对于非出峰数据进行专门的噪声抑制，采用为改良后的滑动平均算法，即对每10个数据进行滑动平均，最后将噪声的尖峰削减，同时计算在整段信号内的波动值是否超过特定值，如若超过，进行平均削减；
a3、在以一系列滤波处理下，数据会出现一段时间的延迟，使用改造后色谱仪的授时模块，对数据进行时序排列，发送给电脑显示设备，显示设备软件进行数据恢复，获取正常的色谱图形。
优选的，所述每一秒数据约为50个信号值。
优选的，所述色谱仪出峰信号为色谱仪专业术语，所述色谱仪出峰信号具体为是否检测到物质。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：
该针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，通过硬件上对色谱仪的改造以及整套软件滤波流程解决了目前滤波算法导致的数据延迟问题，而且通过硬件上对色谱仪的改造以及整套软件滤波流程形成的色谱信号低延迟滤波方法相比于现有的通用滤波算法的软件滤波，对噪声抑制更强，对真正的信号抑制效果更小，滤波中常见的削峰也被解决，极大地降低了实际使用中色谱仪的出图效果，增加了对于物质检测的灵敏度和可见性，突出了低含量物质的表达，进而在保证该方法的实际效果情况下解决了现今大多数的软件滤波常常会导致长时间的延迟进而一定程度上降低了获取正常色谱图像效率的问题以及现今大多数的色谱数据滤波器还具有常见的削峰现象进而一定程度上导致了得到的色谱数据不准确的问题。
附图说明
图1为本发明滤波前后对比数据示意图；
图2为本发明滤波前后局部对比数据示意图；
图3为本发明消峰数据示意图；
图4为本发明数据同步流程示意图；
图5为本发明数据滤波流程示意图。
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。
如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，包括硬件上对色谱仪的改造，硬件上对色谱仪的改造为改良传感器的采样频率，增加传感器信号组成，给传感器添加授时模块，使最终信号能得到同步，所述硬件上对色谱仪的改造配和整套软件滤波流程使用。
所述整套软件滤波流程包括以下步骤：
a1、检查出正常的峰值信号和普通的基准信号：色谱仪噪声大多为高斯白噪声，同时会随着时间进行漂移，但是色谱仪出峰信号为标准的正态分布函数，因此经过理论以及实验得出，通过求取每一秒数据的标准差是否大于一个特定值可以来判定是否为峰值；
a2、对于非出峰数据进行专门的噪声抑制，采用为改良后的滑动平均算法，即对每10个数据进行滑动平均，最后将噪声的尖峰削减，同时计算在整段信号内的波动值是否超过特定值，如若超过，进行平均削减；
a3、在以一系列滤波处理下，数据会出现一段时间的延迟，使用改造后色谱仪的授时模块，对数据进行时序排列，发送给电脑显示设备，显示设备软件进行数据恢复，获取正常的色谱图形。
2.根据权利要求1所述的一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，其特征在于：所述每一秒数据约为50个信号值。
3.根据权利要求1所述的一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，其特征在于：所述色谱仪出峰信号为色谱仪专业术语，所述色谱仪出峰信号具体为是否检测到物质。
本发明的操作步骤为：
首先将使用的设备进行硬件改造，之后运行整套软件滤波流程将使用的设备程序进行更新，然后运转仪器即可快速的得到需要的气相色谱图，而且该方法可以用于其他色谱设备，比如液相色谱仪。
具体实施例：使用浙江福立分析仪器公司机器生产的GC9720P型气相色谱仪实验，进而得到图1-3数据，由图可知该方法使用效果理想。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，包括硬件上对色谱仪的改造，其特征在于：所述硬件上对色谱仪的改造为改良传感器的采样频率，增加传感器信号组成，给传感器添加授时模块，使最终信号能得到同步，所述硬件上对色谱仪的改造配和整套软件滤波流程使用；
所述整套软件滤波流程包括以下步骤：
a1、检查出正常的峰值信号和普通的基准信号：色谱仪噪声大多为高斯白噪声，同时会随着时间进行漂移，但是色谱仪出峰信号为标准的正态分布函数，因此经过理论以及实验得出，通过求取每一秒数据的标准差是否大于一个特定值可以来判定是否为峰值；
a2、对于非出峰数据进行专门的噪声抑制，采用为改良后的滑动平均算法，即对每10个数据进行滑动平均，最后将噪声的尖峰削减，同时计算在整段信号内的波动值是否超过特定值，如若超过，进行平均削减；
a3、在以一系列滤波处理下，数据会出现一段时间的延迟，使用改造后色谱仪的授时模块，对数据进行时序排列，发送给电脑显示设备，显示设备软件进行数据恢复，获取正常的色谱图形。
2.根据权利要求1所述的一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，其特征在于：所述每一秒数据约为50个信号值。
3.根据权利要求1所述的一种针对气相色谱分析仪的色谱信号低延迟滤波方法，其特征在于：所述色谱仪出峰信号为色谱仪专业术语，所述色谱仪出峰信号具体为是否检测到物质。
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