CN113899714A - 傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 - Google Patents
傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113899714A CN113899714A CN202111125121.5A CN202111125121A CN113899714A CN 113899714 A CN113899714 A CN 113899714A CN 202111125121 A CN202111125121 A CN 202111125121A CN 113899714 A CN113899714 A CN 113899714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- infrared
- interference signal
- signal
- fourier transform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 11
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 4
- 229910000661 Mercury cadmium telluride Inorganic materials 0.000 description 3
- MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N cadmium;mercury;tellurium Chemical compound [Cd]=[Te]=[Hg] MCMSPRNYOJJPIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- -1 coatings Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010249 in-situ analysis Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000012844 infrared spectroscopy analysis Methods 0.000 description 1
- 229910001872 inorganic gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000004451 qualitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N2021/3595—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using FTIR
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本发明提供了傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，包括步骤：(A1)将逐步采集到的激光信号U分割为N个数据段，以及将红外干涉信号I分割为N个数据段；(A2)寻获激光信号的第i个数据段的特征时间点；(A3)在红外干涉信号的第i个数据段，获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度；(A4)截取红外干涉信号的第i个数据段中的数据；(A5)处理红外干涉信号的第(i+1)个数据段，分别获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度；(A6)截取红外干涉信号的第(i+1)个数据段中的数据；(A7)组合数据，获得分别与特征时间点对应的红外干涉信号强度；获得红外干涉信号I中所有的特征时间点以及与其对应的红外干涉信号强度。本发明具有数据量小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及光谱技术，特别涉及傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法。
背景技术
傅里叶变换红外光谱技术是一种得到广泛应用的分析检测技术，应用于塑料、橡胶弹性体、纤维、涂层、VOC，以及无机气体的定性与定量分析。大多数的应用中FTIR的采集速率都很慢，一般不会超过1scan/s。但某些场合对光谱的采集速度要求甚高，比如高光谱成像，时间分辨的原位红外光谱分析等。这些场合要求光谱采集的速度越快越好，如100scan/s。速度越快，高光谱成像的速度越快，实时性越强。速度越快时间分辨的原位分析越能捕捉更加快的中间反应机理。
FTIR的大多数光电部件都能满足100scan/s的要求。由于采集的数据量非常大，传输和计算都非常困难。一般的数据采集和重建方法的策略是将ADC采集得到的数据一路传输到光谱算法层。中间往往经过多次下位机内部，下位机/上位机通信。原始数据在最后才被重建。冗余数据的使用是一次性的，但是存在的时间和占用的资源都非常多。在100scan/s的情况下数采电路的压力非常大，往往无法设计或者非常不稳定。
还有，傅里叶变换红外光谱技术使用的探测器有很多类型，包括碲镉汞(MCT)探测器、量子点探测器、二代超晶格以及量子阱探测器、热释电探测器等。
大多数的红外探测器都需要制冷来抑制其暗电流和热噪声。MCT探测器常用的制冷方式是：使用集成式斯特林制冷机冷却，斯特林制冷机的冷端可以在70K甚至更低的温度下工作，体积小，寿命能达到10000小时以上，但存在缺点：制冷机振动较大，通过冷指和杜瓦的悬臂进一步放大顶端的探测器，使得探测器一直处于振动条件下工作。当探测器有效面积与汇聚红外光斑面积相当的时候，探测器响应因为振动导致的空间位移，光强波动，输出信号夹杂噪声，影响光谱质量。
为了解决机械式制冷机振动带来的噪声问题，目前的解决方案为：
1.对探测器进行液氮制冷，以避免制冷机的振动影响。但液氮制冷存在需要定时加液氮，体积无法缩小等诸多缺点。
2.在机械式制冷机冷指上安装机械紧固件，减小振动的幅度。这种方式作用有限，且部分玻璃材质的冷指承受的压紧力有限，导致振动消除效果有限。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，所述红外光谱仪包括激光光源和红外复色光源；所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法包括步骤：
(A1)同时采集激光信号U和红外干涉信号I，按照时间分布将逐步采集到的激光信号U分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ui1，Ui2···UiK，i＝1,2···N，K为正整数，将逐次采集到的红外干涉信号I分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ii1，Ii2···IiM，i＝1,2···N，M为正整数；激光信号的第i个数据段和红外干涉信号的第i个数据段的起止时间相同；
(A2)寻获激光信号的第i个数据段的特征点，以及与特征点对应的特征时间点Ti1，Ti2···TiP，P为正整数；
(A3)在红外干涉信号的第i个数据段，利用插值法分别获得与所述特征时间点Ti1，Ti2···TiP对应的红外干涉信号强度Hi1，Hi2···HiP；
(A4)截取红外干涉信号的第i个数据段中的数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM，最后一个所述特征时间点TiP处于Iij和Ii(j+1)分别对应的时间点之间，j为正整数；
(A5)按照步骤(A2)-(A3)的方式，处理激光信号的第(i+1)个数据段以及红外干涉信号的第(i+1)个数据段，分别获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度H(i+1)1，H(i+1)2···H(i+1)Q，Q为正整数；
(A6)截取红外干涉信号的第(i+1)个数据段中的数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，第(i+1)个数据段中第一个特征时间点处于I(i+1)C和I(i+1)(C+1)分别对应的时间点之间，C为正整数；
(A7)组合数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM和数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，按照步骤(A2)-(A3)的方式，获得特征时间点，以及分别与特征时间点对应的红外干涉信号强度H′i1，H′i2···H′iD，D为非负整数；
依照步骤(A2)-(A7)处理逐步采集到的激光信号U和红外干涉信号I的各个数据段，获得红外干涉信号I中所有的(Ti，Hi)，并送上位机处理，Ti是特征时间点，Hi是与特征时间点Ti对应的红外干涉信号强度。
为了降低红外光谱仪中探测器使用的机械式制冷机带来的噪声，进一步地，所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法还包括：
使用第一挡光部件遮挡干涉仪中透射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内干涉仪中反射光路的光强数据V1i，i＝1，2…N；
使用第二挡光部件遮挡所述反射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内透射光路的光强数据V2i，i＝1，2…N；
所述红外光谱仪采集一个周期内干涉光信号F1i，i＝1，2…N；
V1i和V1i滑动匹配，滑动量为d，求解
得到滑动量d0；
获得特征曲线
在所述干涉光信号F1i中选择符合强度要求的信号F2j，j＝1，2…P；信号I2j的峰峰值和Vi的峰峰值之比小于第一阈值，或者信号F2j的峰峰值和F1i的峰峰值之比小于第二阈值；
对信号F2j和Vi进行滑动匹配，滑动量为d，求解
K是P、Q中的最小值，得到滑动量d1；
得到消除振动噪声的红外信号
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.数据量显著变小；
重建优先于传输，重建中只选择特征时间点以及其对应的红外干涉信号强度，包括各个数据段以及组合的数据，之后送上位机处理，显著地减小了数据量，降低了内存周转和数据传输的量，运算量减少，提高了运算速度，降低对数采和计算的内存、CPU要求，提高系统性能；
无论是下位机还是上位机的操作都得到简化，实现更加简单，出错的概率降低，提高了开发效率；
2.噪声消除明显；
现有技术方案中尝试对振动信号进行傅里叶变换，在频域滤波后进行傅里叶逆变换实现噪声信号得提取，但是因为振动信号的频谱分布与有用信号有所重叠，无法完整提取。本方法可以实现振动信号的完整提取，进而提升噪声消除效果；
3.实现了便携功能；
使用机械式制冷机，并消除了振动噪声，无需专门设计液氮制冷中的杜瓦紧固支架，避免紧固导致的杜瓦损坏，降低了光谱仪的体积和重量，实现了便携功能。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法的流程示意图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法的流程图，所述红外光谱仪包括激光光源和红外复色光源；如图1所示，所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法包括步骤：
(A1)同时采集激光信号U和红外干涉信号I，按照时间分布将逐步采集到的激光信号U分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ui1，Ui2···UiK，i＝1,2···N，K为正整数，将逐次采集到的红外干涉信号I分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ii1，Ii2···IiM，i＝1,2···N，M为正整数；激光信号的第i个数据段和红外干涉信号的第i个数据段的起止时间相同；
(A2)寻获激光信号的第i个数据段的特征点，如过零点、波峰点或波谷点，以及与特征点对应的特征时间点Ti1，Ti2···TiP，P为正整数；
(A3)在红外干涉信号的第i个数据段，利用插值法分别获得与所述特征时间点Ti1，Ti2···TiP对应的红外干涉信号强度Hi1，Hi2···HiP；
(A4)截取红外干涉信号的第i个数据段中的数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM，最后一个所述特征时间点TiP处于Iij和Ii(j+1)分别对应的时间点之间，j为正整数；
(A5)按照步骤(A2)-(A3)的方式，处理激光信号的第(i+1)个数据段以及红外干涉信号的第(i+1)个数据段，分别获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度H(i+1)1，H(i+1)2···H(i+1)Q，Q为正整数；
(A6)截取红外干涉信号的第(i+1)个数据段中的数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，第(i+1)个数据段中第一个特征时间点处于I(i+1)C和I(i+1)(C+1)分别对应的时间点之间，C为正整数；
(A7)组合数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM和数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，按照步骤(A2)-(A3)的方式，获得特征时间点，以及分别与特征时间点对应的红外干涉信号强度H′i1，H′i2···H′iD，D为非负整数；
依照步骤(A2)-(A7)处理逐步采集到的激光信号U和红外干涉信号I的各个数据段，获得红外干涉信号I中所有的(Ti，Hi)，并送上位机处理，Ti是特征时间点，Hi是与特征时间点Ti对应的红外干涉信号强度。
为了降低红外光谱仪中机械制冷机带来的噪声，进一步地，所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法还包括：
使用第一挡光部件遮挡干涉仪中透射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内干涉仪中反射光路的光强数据V1i，i＝1，2…N；所述干涉仪是迈克尔孙干涉仪，所述红外光谱仪包括探测器及斯特林制冷机；
使用第二挡光部件遮挡所述反射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内透射光路的光强数据V2i，i＝1，2…N；
所述红外光谱仪采集一个周期内干涉光信号I1i，i＝1，2…N；
V1i和V1i滑动匹配，滑动量为d，求解
得到滑动量d0；获得特征曲线
在所述干涉光信号I1i中选择符合强度要求的信号I2j，j＝1，2…P；信号I2j的峰峰值和Vi的峰峰值之比小于第一阈值，如第一阈值等于3，或者信号I2j的峰峰值和I1i的峰峰值之比小于第二阈值，如第二阈值等于0.05；
对信号I2j和Vi进行滑动匹配，滑动量为d，求解
K是P、Q中的最小值，得到滑动量d1；
得到消除振动噪声的红外信号
实施例2：
根据实施例1的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法的应用例。
在该应用例中，在红外光谱仪中，干涉仪是迈克尔孙干涉仪，用于制冷探测器的是斯特林制冷机；光源包括激光单色光源和复色光源。
本发明实施例的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法包括步骤：
(A1)同时采集激光信号U和红外干涉信号I，按照时间分布将逐步采集到的激光信号U分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ui1，Ui2···UiK，i＝1,2···N，K为正整数，如K＝3000，N＝20，也即每采集3000个数据为一个数据段，将逐次采集到的红外干涉信号I分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ii1，Ii2···IiM，i＝1,2···N，M为正整数，M＝K，也即在同一时间点，同时采集有激光信号和红外干涉信号；激光信号的第i个数据段和红外干涉信号的第i个数据段的起止时间相同；
(A2)利用三次拟合寻获激光信号的第i个数据段的特征点-过零点，以及与特征点对应的特征时间点Ti1，Ti2···TiP，P为正整数，本实施例中，i＝1，P＝20；
(A3)在红外干涉信号的第i个数据段，利用插值法分别获得与所述特征时间点Ti1，Ti2···TiP对应的红外干涉信号强度Hi1，Hi2···HiP；
(A4)截取红外干涉信号的第i个数据段中的数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM，最后一个所述特征时间点TiP处于Iij和Ii(j+1)分别对应的时间点之间，j为正整数，如j＝2849，M＝3000；
(A5)按照步骤(A2)-(A3)的方式，处理激光信号的第(i+1)个数据段以及红外干涉信号的第(i+1)个数据段，分别获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度H(i+1)1，H(i+1)2···H(i+1)Q，Q为正整数，如Q＝28；
(A6)截取红外干涉信号的第(i+1)个(即第二个)数据段中的数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，第(i+1)个数据段中第一个特征时间点处于I(i+1)C和I(i+1)(C+1)分别对应的时间点之间，C为正整数，如C＝89；
(A7)组合数据Ii(j+1)，Ii(j+2)···IiM和数据I(i+1)1，I(i+1)2···I(i+1)C，形成新的数据段，有数据241个，3000-2849+1+89＝241，按照步骤(A2)-(A3)的方式，获得特征时间点，以及分别与特征时间点对应的红外干涉信号强度H′i1，H′i2···H′iD，D为非负整数，如D＝1；
依照步骤(A2)-(A7)处理逐步采集到的激光信号U和红外干涉信号I的各个数据段，获得红外干涉信号I中所有的(Ti，Hi)，并送上位机处理，Ti是特征时间点，Hi是与特征时间点Ti对应的红外干涉信号强度；可见，在红外干涉信号的第一个和第二个数据段中，原本共有6000个数据，经过本方法处理后，仅剩下P+Q+D＝49个数据，除了第二数据段结尾处可能存在的特征点，上位机需要处理的数据量出现二个数量级的下降，降低了对上位机的要求，提高了处理速度；
使用第一挡光部件遮挡干涉仪中透射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内干涉仪中反射光路的光强数据V1i，i＝1，2…N；所述干涉仪是迈克尔孙干涉仪，所述红外光谱仪包括探测器及斯特林制冷机；
使用第二挡光部件遮挡所述反射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内透射光路的光强数据V2i，i＝1，2…N；
所述红外光谱仪采集一个周期内干涉光信号I1i，i＝1，2…N；
V1i和V1i滑动匹配，滑动量为d，求解
得到滑动量d0；获得特征曲线
在所述干涉光信号I1i中选择符合强度要求的信号I2j，j＝1，2…P；信号I2j的峰峰值和Vi的峰峰值之比小于第一阈值，如第一阈值等于3，或者信号I2j的峰峰值和I1i的峰峰值之比小于第二阈值，如第二阈值等于0.05；
对信号I2j和Vi进行滑动匹配，滑动量为d，求解
K是P、Q中的最小值，得到滑动量d1；
得到消除振动噪声的红外信号
Claims (8)
1.傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，所述红外光谱仪包括激光光源和红外复色光源；其特征在于，所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法包括步骤：
(A1)同时采集激光信号U和红外干涉信号I，按照时间分布将逐步采集到的激光信号U分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ui1，Ui2…UiK，i＝1,2…N，K为正整数，将逐次采集到的红外干涉信号I分割为N个数据段，第i个数据段的数据为Ii1，Ii2…IiM，i＝1,2…N，M为正整数；激光信号的第i个数据段和红外干涉信号的第i个数据段的起止时间相同；
(A2)寻获激光信号的第i个数据段的特征点，以及与特征点对应的特征时间点Ti1，Ti2…TiP，P为正整数；
(A3)在红外干涉信号的第i个数据段，利用插值法分别获得与所述特征时间点Ti1，Ti2…TiP对应的红外干涉信号强度Hi1，Hi2…HiP；
(A4)截取红外干涉信号的第i个数据段中的数据Ii(j+1)，Ii(j+2)…IiM，最后一个所述特征时间点TiP处于Iij和Ii(j+1)分别对应的时间点之间，j为正整数；
(A5)按照步骤(A2)-(A3)的方式，处理激光信号的第(i+1)个数据段以及红外干涉信号的第(i+1)个数据段，分别获得与特征时间点对应的红外干涉信号强度H(i+1)1，H(i+1)2…H(i+1)Q，Q为正整数；
(A6)截取红外干涉信号的第(i+1)个数据段中的数据I(i+1)1，I(i+1)2…I(i+1)C，第(i+1)个数据段中第一个特征时间点处于I(i+1)C和I(i+1)(C+1)分别对应的时间点之间，C为正整数；
(A7)组合数据Ii(j+1)，Ii(j+2)…IiM和数据I(i+1)1，I(i+1)2…I(i+1)C，按照步骤(A2)-(A3)的方式，获得特征时间点，以及分别与特征时间点对应的红外干涉信号强度H′i1，H′i2…H′iD，D为非负整数；
依照步骤(A2)-(A7)处理逐步采集到的激光信号U和红外干涉信号I的各个数据段，获得红外干涉信号I中所有的(Ti，Hi)，并送上位机处理，Ti是特征时间点，Hi是与特征时间点Ti对应的红外干涉信号强度。
2.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，所述特征点是过零点。
3.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，K＝M。
4.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，所述插值法是三次样条插值法。
5.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，所述红外光谱仪包括探测器及机械式制冷机；所述傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法还包括：
使用第一挡光部件遮挡干涉仪中透射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内干涉仪中反射光路的光强数据V1i，i＝1，2…N；
使用第二挡光部件遮挡所述反射光路的光，所述红外光谱仪采集一个周期内透射光路的光强数据V2i，i＝1，2…N；
所述红外光谱仪采集一个周期内干涉光信号F1i，i＝1，2…N；
V1i和V1i滑动匹配，滑动量为d，求解
得到滑动量d0；
获得特征曲线
i＝1，2…Q；
在所述干涉光信号F1i中选择符合强度要求的信号F2j，j＝1，2…P；信号I2j的峰峰值和Vi的峰峰值之比小于第一阈值，或者信号F2j的峰峰值和F1i的峰峰值之比小于第二阈值；
对信号F2j和Vi进行滑动匹配，滑动量为d，求解
K是P、Q中的最小值，得到滑动量d1；
得到消除振动噪声的红外信号
i＝1，2…K。
6.根据权利要求5所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，第一阈值是3，第二阈值是0.05。
7.根据权利要求5所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，所述机械式制冷机是斯特林制冷机。
8.根据权利要求5所述的傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法，其特征在于，所述干涉仪是迈克尔孙干涉仪。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111125121.5A CN113899714B (zh) | 2021-09-25 | 2021-09-25 | 傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111125121.5A CN113899714B (zh) | 2021-09-25 | 2021-09-25 | 傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113899714A true CN113899714A (zh) | 2022-01-07 |
| CN113899714B CN113899714B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=79029520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111125121.5A Active CN113899714B (zh) | 2021-09-25 | 2021-09-25 | 傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113899714B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115389445A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-11-25 | 杭州泽天春来科技有限公司 | 傅里叶红外干涉仪的控制方法、系统及可读存储介质 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039222A (en) * | 1988-07-18 | 1991-08-13 | Fuji Electric Co., Ltd. | Apparatus and method for producing fourier transform spectra for a test object in fourier transform spectrographs |
| JPH1090065A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Kurabo Ind Ltd | フーリエ変換分光器のデータ処理方法及びデータ処理装置 |
| CN103226095A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-31 | 南京国电环保科技有限公司 | 一种光谱仪波长快速校准方法 |
| CN106404173A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-15 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 校正光谱漂移的方法及装置 |
| CN106769937A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 一种光谱数据处理方法 |
| CN106841086A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-06-13 | 北京空间机电研究所 | 一种提高大气探测傅里叶光谱仪信噪比的方法 |
| CN107655845A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-02 | 福建加谱新科科技有限公司 | 基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法 |
| CN109186767A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-11 | 天津大学 | 一种软件触发的傅里叶变换光谱仪中干涉图采样方法 |
| CN109470362A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种红外干涉信号采集系统及数据处理方法 |
| CN110231298A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-09-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置 |
| US20200072735A1 (en) * | 2017-03-06 | 2020-03-05 | The Board Of Regents For Oklahoma State University | Apparatus and method for dark voltage removal for enhancing dynamic range, bandwidth, and quality of step-scan fourier transform infrared (ftir) spectroscopy data |
| CN110864808A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-06 | 天津大学 | 一种基于高速采样的傅里叶变换光谱检测方法 |
| CN111257266A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种傅里叶变换红外光谱处理装置及方法 |
| CN112345077A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-09 | 中北大学南通智能光机电研究院 | 一种弹光调制型傅里叶变换光谱仪光程差实时定标方法 |
-
2021
- 2021-09-25 CN CN202111125121.5A patent/CN113899714B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5039222A (en) * | 1988-07-18 | 1991-08-13 | Fuji Electric Co., Ltd. | Apparatus and method for producing fourier transform spectra for a test object in fourier transform spectrographs |
| JPH1090065A (ja) * | 1996-09-11 | 1998-04-10 | Kurabo Ind Ltd | フーリエ変換分光器のデータ処理方法及びデータ処理装置 |
| CN103226095A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-31 | 南京国电环保科技有限公司 | 一种光谱仪波长快速校准方法 |
| CN106404173A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-02-15 | 聚光科技(杭州)股份有限公司 | 校正光谱漂移的方法及装置 |
| CN106841086A (zh) * | 2016-11-22 | 2017-06-13 | 北京空间机电研究所 | 一种提高大气探测傅里叶光谱仪信噪比的方法 |
| CN106769937A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 一种光谱数据处理方法 |
| US20200072735A1 (en) * | 2017-03-06 | 2020-03-05 | The Board Of Regents For Oklahoma State University | Apparatus and method for dark voltage removal for enhancing dynamic range, bandwidth, and quality of step-scan fourier transform infrared (ftir) spectroscopy data |
| CN107655845A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-02 | 福建加谱新科科技有限公司 | 基于傅里叶变换红外光谱叠加式峰形的红外光谱获取方法 |
| CN109186767A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-11 | 天津大学 | 一种软件触发的傅里叶变换光谱仪中干涉图采样方法 |
| CN109470362A (zh) * | 2018-11-21 | 2019-03-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种红外干涉信号采集系统及数据处理方法 |
| CN110231298A (zh) * | 2019-05-07 | 2019-09-13 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种基于双调制测量材料中红外热辐射光谱的方法和装置 |
| CN110864808A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-03-06 | 天津大学 | 一种基于高速采样的傅里叶变换光谱检测方法 |
| CN111257266A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-09 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种傅里叶变换红外光谱处理装置及方法 |
| CN112345077A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-09 | 中北大学南通智能光机电研究院 | 一种弹光调制型傅里叶变换光谱仪光程差实时定标方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| LOEWENSTEIN, E V; SMITH, D R: "Optical constants of far infrared materials. I: analysis of channeled spectra and application to mylar", 《APPLIED OPTICS》, vol. 10, no. 3 * |
| SNIVELY, CM 等: "Experimental aspects of asynchronous rapid-scan Fourier transform infrared imaging", 《ACCELERATED PAPER》, vol. 59, no. 9 * |
| 任利兵;尉昊;李岩;: "过采样型傅里叶红外光谱仪的数字滤波方法", 红外与激光工程, no. 06 * |
| 李亚凯;徐亮;金岭;李胜;叶树彬;胡荣;李妍;高闽光;刘建国;: "红外干涉信号采样误差分析及修正方法研究", 量子电子学报, no. 03 * |
| 李妍;李胜;高闽光;徐亮;冯明春;叶树彬;刘建国;李相贤;: "两种红外干涉图采集及光谱复原方法的对比研究", 光学学报, no. 09 * |
| 洪光烈;梁新栋;雷武虎;况耀武;: "基于马赫-曾德干涉仪的傅里叶变换光谱仪", 红外, no. 01 * |
| 王香云;: "傅里叶变换实时红外光谱复原的FPGA实现", 应用光学, no. 03 * |
| 郝建明;鲁昌华;蒋薇薇;: "傅里叶变换红外光谱仪干涉信号采集技术研究", 自动化技术与应用, no. 10 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115389445A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-11-25 | 杭州泽天春来科技有限公司 | 傅里叶红外干涉仪的控制方法、系统及可读存储介质 |
| CN115389445B (zh) * | 2022-10-27 | 2023-03-28 | 杭州泽天春来科技有限公司 | 傅里叶红外干涉仪的控制方法、系统及可读存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113899714B (zh) | 2024-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chapin et al. | SCUBA-2: iterative map-making with the Sub-Millimetre User Reduction Facility | |
| Garcia et al. | Two-dimensional spectral analysis of mesospheric airglow image data | |
| Sjödahl | Accuracy in electronic speckle photography | |
| Dorney et al. | Material parameter estimation with terahertz time-domain spectroscopy | |
| US9405731B2 (en) | Energy-based wavelet thresholding | |
| EP0460997A1 (fr) | Procédé d'estimation hiérarchique du mouvement dans une séquence d'images | |
| CN113899714A (zh) | 傅里叶变换红外光谱仪的数据处理方法 | |
| Lothringer et al. | UV absorption by silicate cloud precursors in ultra-hot Jupiter WASP-178b | |
| Greaves et al. | On the robustness of phosphine signatures in Venus' clouds | |
| Gu et al. | Enhancement method of weak Lidar signal based on adaptive variational modal decomposition and wavelet threshold denoising | |
| Lagrange et al. | Full exploration of the giant planet population around β Pictoris | |
| Antoni et al. | Cyclostationarity in condition monitoring: 10 years after | |
| Pang et al. | Intelligent pattern analysis and anomaly detection of satellite telemetry series with improved time series representation | |
| Boschetti et al. | Perspectives and recent advances in super-resolution spectroscopy: Stochastic and disordered-based approaches | |
| CN113899715A (zh) | 降低傅里叶变换红外光谱仪噪声的方法 | |
| Delchambre | Determination of astrophysical parameters of quasars within the Gaia mission | |
| Lotfollahi et al. | Adaptive Compressive Sampling for Mid-Infrared Spectroscopic Imaging | |
| Singam et al. | Evaluation of investigational paradigms for the discovery of non-canonical astrophysical phenomena | |
| Green | Lessons and key results from 30 years of imaging spectroscopy | |
| Jamieson | Passive infrared sensors: limitations on performance | |
| Yang et al. | Arbitrary block-sparse signal reconstruction based on incomplete single measurement vector | |
| Wang et al. | Compressive sampling and rapid reconstruction of broadband frequency hopping signals with interference | |
| Solomentsev et al. | Application of neural networks to diagnose the type and parameters of image distortions | |
| Ahmad et al. | Identifying the phase discontinuities in the wrapped phase maps by a classification framework | |
| Zhang et al. | Gearbox fault diagnosis based on time-frequency domain synchronous averaging and feature extraction technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |