基于连续光谱分析的在线水质检测信号处理研究(2)

２　在线水质检测光谱信号处理方法

　　依据在线水质检测光谱信号的数学模型，光谱信号处理可以有针对性地从系统误差、噪声干扰以及浊度背景干扰三个方面有序展开，流程如图２所示［６］。2.1　系统误差处理

实验研究发现，在水质检测仪器光源卤钨灯波动达到动态稳定时，在其连续宽光谱范围内，任意双波长处光强的比值具有很强的稳定性，是一个平稳随机过程［６］，图３是卤钨灯光谱在５３６和６２４nm处光强的比值I５３６／I６２４随时间的变化，在近十个小时内比值仅在０.９１７６～０.９２１３之间波动，稳定度为０.４％，

在工程上可视为常数。

Fig.1

　Thewaterqualitymonitoringprocessforactualwatersample

Fig.2

　Thespectrumsignalprocessprocedureforonlinewaterqualitymonitoring

以动态消除由光学检测系统引起的光谱测量信号的系统误差［６］。

2.2　噪声处理

基于样品化学预处理的在线水质检测光谱信号包含许多尖峰和突变部分，对这种噪声信号处理，宜利用小波变换的局部化自动聚焦的功能，有效地区分信号的突变噪声，从而

９］

实现光谱信号的去噪处理［８，，以水质六价铬在线检测光谱信号的小波多分辨率滤波处理说明如下。

以dmey小波为分析小波，对经过系统误差处理后的水质六价铬样品反应体系光谱测量信号（图４）作５次小波分解，结果如图４所示。S为原始信号，低频信号a５已经消除了大部分噪声干扰。d１～d５是分别是５次分解产生的高频细

节噪声信号。

Fig.3　Theratioofthelightintensitiesatanytwodifferent

wavelengthsintherangeofcontinuousspectrum

　　光谱检测双波长光强比值不变性具有重要的应用价值，基于这一实验发现，可以动态消除由仪器光学检测系统引起的光谱测量信号系统误差。

对基于在线化学预处理的水质检测样品反应体系而言，其吸收光谱总存在一个最小吸收点，以该点为光谱曲线的校正参考波长，计为λR，校正光谱曲线的数学描述为

Ac（λ）＝A（λ）－A（λR）

（２）

　　曲线Ac（λ）－λ称为校正光谱曲线，结合数据采集和信号处理方法，依据各波长处采集的光强信号I（λ），对式（２）变换处理如下

Ac（λ）＝lg

（３）－lg＝lg－lg

R０式中，I０（λR）和I０（λ）是样品反应检测室内参比体系（蒸馏水）的透射信号光强，I（λR）和I（λR）是样品反应检测室内样品化学预处理反应体系（包括空白反应体系）的透射光强［６］。

（３）式虽然从表象上看仅仅是一个数学变换，但却具有重要的物理意义，它把校正光谱曲线描述为关于在同一时刻不同双波长处光强比值的光谱变换信号。依据连续光谱范围内双波长光强比值的不变性，可知：校正光谱曲线不会随光源扰动以及各波长处光强探测信号的漂移而改变，因此，可

Fig.4　Thespectralsignalofhexavalentchromium

decomposedforfivetimes　　截去六价铬原始光谱信号的两端，保留中间包括特征吸收峰在内的光谱信号，取７次小波分解，按小波多分辨率滤噪步骤，得到了滤波后信号，如图５所示。可见经过小波多

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库基于连续光谱分析的在线水质检测信号处理研究(2)在线全文阅读。