FTIR光譜分析數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究.pdf

1、本學(xué)位論文選題來源于中國電子科技集團(tuán)第41研究所委托項(xiàng)目-FTIR光譜儀技術(shù)研究,該課題研究的是新型小型化開放式傅里葉變換紅外光譜儀,該光譜儀測量光譜范圍為3μm～141μm(3300 cm-1～700cm-1),光譜分辨率為1cm-1,速度為1次/秒,波數(shù)精度為0.01cm-1,信噪比為5000:1。
　　 開放式紅外光譜技術(shù)正以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)成為分析測量領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,并廣泛應(yīng)用于物理、天文、遙感、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。開放式傅里葉

2、變換紅外光譜儀采集到的紅外光信號具有信號弱、干擾強(qiáng)和噪聲大等特點(diǎn)。要對開放式傅里葉變換光譜進(jìn)行高精度的分析處理,要求傅里葉變換光譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有良好的弱信號分析處理性能,以盡量降低測量環(huán)節(jié)引起的各種干擾和噪聲對精度的影響,保證紅外光譜測量可以穩(wěn)定可靠地進(jìn)行。本文對傅里葉紅外光譜分析數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了深入的研究,主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:
　　 1.FTIR光譜儀是利用傅里葉變換將離散的干涉圖轉(zhuǎn)換成光譜圖,由于干涉圖為有限截取的單

3、邊干涉圖,存在隨機(jī)噪聲、能量泄露和相位誤差等缺點(diǎn)。本論文用FTIR光譜數(shù)據(jù)前期處理方法對紅外光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行前期處理,該方法能有效的降低隨機(jī)噪聲、減少能量泄露和校正相位誤差。
　　 2.針對傳統(tǒng)紅外光譜譜峰辨識與定位方法的不足,提出了內(nèi)插法和能量重心法來進(jìn)行紅外光譜譜峰的辨識與定位的新方法(論文已被《光電工程》錄用)。結(jié)果表明該方法可以準(zhǔn)確辨識和定位獨(dú)立峰和重疊峰,在波數(shù)重疊非常嚴(yán)重的條件下波數(shù)精度能提高5-10倍,在波數(shù)重疊不嚴(yán)重

4、的條件下波數(shù)精度能提高102倍以上。
　　 3.由于離散光譜圖譜線條數(shù)為有限條,在譜線間的光譜信息不能通過光譜圖直接讀到。要對光譜圖進(jìn)行精確分析時(shí)必須進(jìn)行光譜細(xì)化。本論文提出了一種新的細(xì)化方法一基于Chirp_z變換的紅外光譜細(xì)化法(論文已發(fā)表在《光電工程》上),由于Chirp_z變換紅外光譜細(xì)化法能在最大光程差不變的前提下對紅外光譜進(jìn)行細(xì)化,因此能獲得更為細(xì)致的紅外光譜圖,在測量瞬態(tài)信號時(shí)效果尤為明顯。Chirp_z變換是算出