搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种用于一次谐波背景消除与基线校正的新型方法

张锐 赵学玒 胡雅君 郭媛 王喆 赵迎 李子晓 汪曣

一种用于一次谐波背景消除与基线校正的新型方法

张锐, 赵学玒, 胡雅君, 郭媛, 王喆, 赵迎, 李子晓, 汪曣
PDF
导出引用
导出核心图
  • 针对可调谐半导体激光吸收光谱一次谐波信号中具有背景信号及较大的基线信号,提出一种新型的背景消除与基线校正的处理方法. 分析了一次谐波背景中的激光器相关强度调制信号,电子学噪声和光学干涉条纹,采用无吸收谱线区域检测谐波方法消除背景信号. 给出了激光器不同工作温度时的电流和强度之间的关系曲线,由此设计出消除背景后剩余基线的校正方法. 文中给出了背景搜索方法的原理以及LabView软件流程图. 设计了检测氟化氢气体的实验系统,根据谱线选取原则确定吸收谱线为1312.59 nm,设置激光器的工作温度为27.0 ℃,对应的背景温度为30.2 ℃. 一次谐波信号经过背景消除和基线校正后,信号的畸变得到明显改善,基线得到校正,验证了该方法在激光器其他工作温度(26.727.2)是有效的,并对HF气体浓度精度的改善进行了定量分析,为一次谐波信号的后续处理提供了方便.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2010CB327800)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20090032110053)资助的课题.
    [1]

    Che L, Ding Y J, Peng Z M, Li X H 2012 Chin. Phys. B 21 127803

    [2]

    Li J Y, Du Z H, Ma Y W, Xu K X 2013 Chin. Phys. B 22 034203

    [3]
    [4]
    [5]

    Zhang L, Liu J G, Kan R F, Liu W Q, Zhang Y J, Xu Z Y, Chen J 2012 Acta Phys. Sin. 61 034214 (in Chinese)[张亮刘建国阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 许振宇, 陈军 2012 物理学报 61 034214]

    [6]
    [7]

    Zhang Y G, Gu Y, Zhang X J, Li A Z, Tian S B 2008 Chin. Phys. Lett. 25 3246

    [8]
    [9]

    Gustafsson J, Chekalin N, Axner O 2003 Spectrochimica Acta Part B 58 123

    [10]

    Zhang S, Liu W Q, Zhang Y J, Ruan J, Kan R F, You K, Yu D Q, Huang J T, Han X L 2012 Acta Phys. Sin. 61 050701

    [11]
    [12]
    [13]

    Wang F, Huang Q X, Li N, Yan J H, Chi Y, Cen K F 2007 Acta Phys. Sin. 56 3867

    [14]

    Werle P 1998 Spectrochimica Acta A 54 197

    [15]
    [16]
    [17]

    Chakraborty A L, Ruxton K, Johnstone W, Michael L, Duffin K 2009 Opt. Express 17 9602

    [18]

    Chakraborty A L, Ruxton K, Johnstone W 2010 Opt. Express 18 267

    [19]
    [20]

    Farooq A, Jeffries J B, Hanson R K 2009 Appl. Opt. 48 6740

    [21]
    [22]

    Rieker G B, Jeffries J B, Hanson R K 2009 Appl. Opt. 48 5546

    [23]
    [24]

    Ren W, Jeffries J B, Hanson R K 2010 Meas. Sci. Technol. 2 1

    [25]
    [26]
    [27]

    Cai T D, Gao G Z, Liu Y 2012 Appl. Spectrosc. 66 1210

    [28]

    Chao X, Jeffries J B, Hanson R K 2012 Appl. Phys. B 106 987

    [29]
    [30]

    Duffin K, McGettrick A J, Johnstone W, Stewart G, Moodie D M 2007 J. of Lightwave Technology 25 3114

    [31]
    [32]

    Cao J N, Zhang K K, Wang Z 2010 Chinese Journal of Scientific Intrument 31 2597(in Chinese) [曹家年, 张可可, 王琢2010 仪器仪表学报 31 2597]

    [33]
    [34]

    Ruxton K, Chakraborty A L, Johnstone W, Lengden M, Stewart G, Duffin K 2010 Sensors Actuators B 150 367

    [35]
    [36]
    [37]

    Li L, Arsad N, Stewart G, Thursby G, Culshaw B, Wang Y D 2011 Opt. Communications 284 312

    [38]

    Reid J, M. El-Sherbiny, Garside B K, EI-Sherbiny M, Garside B K, Ballik E A 1980 Appl. Opt. 19 3349

    [39]
    [40]
    [41]

    Silver J A, Stanton A C 1988 Appl. Opt. 27 1914

    [42]
    [43]

    Johnson T J, Wienhold F G, Burrow J P, Harris G W 1991 Appl. Opt. 30 407

    [44]

    Wu S Q, Kimishima T, Kuze H, Takeuchi N 2000 Appl. Phys. 39 4034

    [45]
    [46]
    [47]

    Werle P W, Mazzinghi P, D'Amato F, De Rosa M, Maurer K, Slemr F 2004 Spectrochimica Acta A 60 1685

    [48]
    [49]

    Xu Z Y, Liu W Q, Han R F, Zhang Y J, Zhang S, Shu X W, Geng H, He Y, Tang Y Y 2010 Spectrosc. m Spectral Anal. 30 2201 (in Chinese) [许振宇, 刘文清, 阚瑞峰, 张玉钧, 刘建国, 张帅, 束小文, 耿辉, 何莹, 汤媛媛 2010光谱学与光谱分析 30 2201]

    [50]
    [51]

    Li N, Yan J H, Wang F, Chi Y, Cen K F 2008 Spectrosc. m Spectral Anal. 28 1708 (in Chinese) [李宁, 严建华, 王飞, 池涌, 岑可法 2008 光谱学与光谱分析 28 1708]

    [52]
    [53]

    Sun Y, Du Z H, Yin X, Xu K X 2008 Spectrosc. m Spectral Anal. 28 2282 (in Chinese) [孙毅杜振辉, 尹新, 徐可欣 2008 光谱学与光谱分析 28 2282]

    [54]
    [55]

    Lunga G D, Pogni R, Basosi R 1994 J. Magn. Reson. Series A 108 65

    [56]

    Hu Y G, Zhao Z Y, Wang G 2011 J. Huazhong Univ. of Sci. Tech (Natural Science Edition) 39 36(in Chinese) [胡耀垓, 赵正予, 王刚2011华中科技大学学报(自然科学版) 39 36]

    [57]
    [58]

    Liu Y, Liu K, Tao W L, Wang X P 2010 Spectrosc. Spectral Anal. 30 1688 (in Chinese) [刘艳, 刘凯, 陶维亮, 王先培2010光谱学与光谱分析 30 1688]

    [59]
    [60]

    Bomse D S, Kane D J 2006 Appl. Phys. B 85 461

    [61]
    [62]
    [63]

    Zhang R, Zhao X H, Hu Y J, Guo Y, Liu Y L, Wang Y 2013 Acta Optica Sinica 33 0430006 (in Chinese) [张锐, 赵学玒, 胡雅君, 郭媛, 刘艳丽, 汪曣 2013 光学学报 33 0430006]

    [64]
    [65]

    McGettrick A J, Duffin K, Johnstone W, Stewart G, Moodie D G 2008 J. of Lightwave Technology 26 432

    [66]
    [67]

    Han R F, Liu W Q, Zhang Y J, Liu J G, Dong F Z, Wang M, Gao S H, Chen D 2006 Acta Optica Sinica 26 67(in Chinese) [阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 刘建国, 董凤忠, 王敏, 高山虎, 陈东 2006光学学报 33 67]

  • [1]

    Che L, Ding Y J, Peng Z M, Li X H 2012 Chin. Phys. B 21 127803

    [2]

    Li J Y, Du Z H, Ma Y W, Xu K X 2013 Chin. Phys. B 22 034203

    [3]
    [4]
    [5]

    Zhang L, Liu J G, Kan R F, Liu W Q, Zhang Y J, Xu Z Y, Chen J 2012 Acta Phys. Sin. 61 034214 (in Chinese)[张亮刘建国阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 许振宇, 陈军 2012 物理学报 61 034214]

    [6]
    [7]

    Zhang Y G, Gu Y, Zhang X J, Li A Z, Tian S B 2008 Chin. Phys. Lett. 25 3246

    [8]
    [9]

    Gustafsson J, Chekalin N, Axner O 2003 Spectrochimica Acta Part B 58 123

    [10]

    Zhang S, Liu W Q, Zhang Y J, Ruan J, Kan R F, You K, Yu D Q, Huang J T, Han X L 2012 Acta Phys. Sin. 61 050701

    [11]
    [12]
    [13]

    Wang F, Huang Q X, Li N, Yan J H, Chi Y, Cen K F 2007 Acta Phys. Sin. 56 3867

    [14]

    Werle P 1998 Spectrochimica Acta A 54 197

    [15]
    [16]
    [17]

    Chakraborty A L, Ruxton K, Johnstone W, Michael L, Duffin K 2009 Opt. Express 17 9602

    [18]

    Chakraborty A L, Ruxton K, Johnstone W 2010 Opt. Express 18 267

    [19]
    [20]

    Farooq A, Jeffries J B, Hanson R K 2009 Appl. Opt. 48 6740

    [21]
    [22]

    Rieker G B, Jeffries J B, Hanson R K 2009 Appl. Opt. 48 5546

    [23]
    [24]

    Ren W, Jeffries J B, Hanson R K 2010 Meas. Sci. Technol. 2 1

    [25]
    [26]
    [27]

    Cai T D, Gao G Z, Liu Y 2012 Appl. Spectrosc. 66 1210

    [28]

    Chao X, Jeffries J B, Hanson R K 2012 Appl. Phys. B 106 987

    [29]
    [30]

    Duffin K, McGettrick A J, Johnstone W, Stewart G, Moodie D M 2007 J. of Lightwave Technology 25 3114

    [31]
    [32]

    Cao J N, Zhang K K, Wang Z 2010 Chinese Journal of Scientific Intrument 31 2597(in Chinese) [曹家年, 张可可, 王琢2010 仪器仪表学报 31 2597]

    [33]
    [34]

    Ruxton K, Chakraborty A L, Johnstone W, Lengden M, Stewart G, Duffin K 2010 Sensors Actuators B 150 367

    [35]
    [36]
    [37]

    Li L, Arsad N, Stewart G, Thursby G, Culshaw B, Wang Y D 2011 Opt. Communications 284 312

    [38]

    Reid J, M. El-Sherbiny, Garside B K, EI-Sherbiny M, Garside B K, Ballik E A 1980 Appl. Opt. 19 3349

    [39]
    [40]
    [41]

    Silver J A, Stanton A C 1988 Appl. Opt. 27 1914

    [42]
    [43]

    Johnson T J, Wienhold F G, Burrow J P, Harris G W 1991 Appl. Opt. 30 407

    [44]

    Wu S Q, Kimishima T, Kuze H, Takeuchi N 2000 Appl. Phys. 39 4034

    [45]
    [46]
    [47]

    Werle P W, Mazzinghi P, D'Amato F, De Rosa M, Maurer K, Slemr F 2004 Spectrochimica Acta A 60 1685

    [48]
    [49]

    Xu Z Y, Liu W Q, Han R F, Zhang Y J, Zhang S, Shu X W, Geng H, He Y, Tang Y Y 2010 Spectrosc. m Spectral Anal. 30 2201 (in Chinese) [许振宇, 刘文清, 阚瑞峰, 张玉钧, 刘建国, 张帅, 束小文, 耿辉, 何莹, 汤媛媛 2010光谱学与光谱分析 30 2201]

    [50]
    [51]

    Li N, Yan J H, Wang F, Chi Y, Cen K F 2008 Spectrosc. m Spectral Anal. 28 1708 (in Chinese) [李宁, 严建华, 王飞, 池涌, 岑可法 2008 光谱学与光谱分析 28 1708]

    [52]
    [53]

    Sun Y, Du Z H, Yin X, Xu K X 2008 Spectrosc. m Spectral Anal. 28 2282 (in Chinese) [孙毅杜振辉, 尹新, 徐可欣 2008 光谱学与光谱分析 28 2282]

    [54]
    [55]

    Lunga G D, Pogni R, Basosi R 1994 J. Magn. Reson. Series A 108 65

    [56]

    Hu Y G, Zhao Z Y, Wang G 2011 J. Huazhong Univ. of Sci. Tech (Natural Science Edition) 39 36(in Chinese) [胡耀垓, 赵正予, 王刚2011华中科技大学学报(自然科学版) 39 36]

    [57]
    [58]

    Liu Y, Liu K, Tao W L, Wang X P 2010 Spectrosc. Spectral Anal. 30 1688 (in Chinese) [刘艳, 刘凯, 陶维亮, 王先培2010光谱学与光谱分析 30 1688]

    [59]
    [60]

    Bomse D S, Kane D J 2006 Appl. Phys. B 85 461

    [61]
    [62]
    [63]

    Zhang R, Zhao X H, Hu Y J, Guo Y, Liu Y L, Wang Y 2013 Acta Optica Sinica 33 0430006 (in Chinese) [张锐, 赵学玒, 胡雅君, 郭媛, 刘艳丽, 汪曣 2013 光学学报 33 0430006]

    [64]
    [65]

    McGettrick A J, Duffin K, Johnstone W, Stewart G, Moodie D G 2008 J. of Lightwave Technology 26 432

    [66]
    [67]

    Han R F, Liu W Q, Zhang Y J, Liu J G, Dong F Z, Wang M, Gao S H, Chen D 2006 Acta Optica Sinica 26 67(in Chinese) [阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 刘建国, 董凤忠, 王敏, 高山虎, 陈东 2006光学学报 33 67]

  • [1] 张亮, 刘建国, 阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 许振宇, 陈军. 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高速气流流速测量方法研究. 物理学报, 2012, 61(3): 034214. doi: 10.7498/aps.61.034214
    [2] 宋俊玲, 洪延姬, 王广宇, 潘虎. 基于激光吸收光谱技术的燃烧场气体温度和浓度二维分布重建研究. 物理学报, 2012, 61(24): 240702. doi: 10.7498/aps.61.240702
    [3] 张锐, 赵学玒, 赵迎, 王喆, 汪曣. 激光器特性在痕量气体检测中的影响. 物理学报, 2014, 63(14): 140701. doi: 10.7498/aps.63.140701
    [4] 李政颖, 王洪海, 姜宁, 程松林, 赵磊, 余鑫. 光纤气体传感器解调方法的研究. 物理学报, 2009, 58(6): 3821-3826. doi: 10.7498/aps.58.3821
    [5] 陈玖英, 刘建国, 何亚柏, 王辽, 冮强, 许振宇, 姚路, 袁松, 阮俊, 何俊峰, 戴云海, 阚瑞峰. 2.0 μm处CO2高温谱线参数测量研究. 物理学报, 2013, 62(22): 224206. doi: 10.7498/aps.62.224206
    [6] 夏滑, 吴边, 张志荣, 庞涛, 董凤忠, 王煜. 近红外波段CO高灵敏检测的稳定性研究. 物理学报, 2013, 62(21): 214208. doi: 10.7498/aps.62.214208
    [7] 耿辉, 刘建国, 张玉钧, 阚瑞峰, 许振宇, 姚路, 阮俊. 基于可调谐半导体激光吸收光谱的酒精蒸汽检测方法. 物理学报, 2014, 63(4): 043301. doi: 10.7498/aps.63.043301
    [8] 张志荣, 吴边, 夏滑, 庞涛, 王高旋, 孙鹏帅, 董凤忠, 王煜. 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的气体浓度测量温度影响修正方法研究. 物理学报, 2013, 62(23): 234204. doi: 10.7498/aps.62.234204
    [9] 母国光, 康辉, 李正明. 消除光谱图中强连续背景的相干光学处理方法. 物理学报, 1980, 177(6): 794-798. doi: 10.7498/aps.29.794
    [10] 许振宇, 刘文清, 刘建国, 何俊峰, 姚路, 阮俊, 陈玖英, 李晗, 袁松, 耿辉, 阚瑞峰. 基于可调谐半导体激光器吸收光谱的温度测量方法研究. 物理学报, 2012, 61(23): 234204. doi: 10.7498/aps.61.234204
    [11] 管林强, 邓昊, 姚路, 聂伟, 许振宇, 李想, 臧益鹏, 胡迈, 范雪丽, 杨晨光, 阚瑞峰. 基于可调谐激光吸收光谱技术的二硫化碳中红外光谱参数测量. 物理学报, 2019, 68(8): 084204. doi: 10.7498/aps.68.20182140
    [12] 阚瑞峰, 刘文清, 张玉钧, 刘建国, 董凤忠, 高山虎, 王 敏, 陈 军. 可调谐二极管激光吸收光谱法测量环境空气中的甲烷含量. 物理学报, 2005, 54(4): 1927-1930. doi: 10.7498/aps.54.1927
    [13] 丁武文, 孙利群, 衣路英. 基于可调谐半导体激光器吸收光谱的高灵敏度甲烷浓度遥测技术. 物理学报, 2017, 66(10): 100702. doi: 10.7498/aps.66.100702
    [14] 蓝丽娟, 丁艳军, 贾军伟, 杜艳君, 彭志敏. 可调谐二极管激光吸收光谱测量真空环境下气体温度的理论与实验研究. 物理学报, 2014, 63(8): 083301. doi: 10.7498/aps.63.083301
    [15] 曹亚南, 王贵师, 谈图, 汪磊, 梅教旭, 蔡廷栋, 高晓明. 基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的密闭玻璃容器中水汽浓度及压力的探测. 物理学报, 2016, 65(8): 084202. doi: 10.7498/aps.65.084202
    [16] 阴明, 周寿桓, 冯国英. 可调谐准相位匹配高效宽带二次谐波转换. 物理学报, 2012, 61(23): 234206. doi: 10.7498/aps.61.234206
    [17] 邹本三, 叶恒强, 吴玉琨, 郭可信. 面心立方晶体高次孪晶化为一次旋转对称关系. 物理学报, 1979, 166(3): 297-304. doi: 10.7498/aps.28.297
    [18] 张建忠, 王安帮, 张明江, 李晓春, 王云才. 反馈相位随机调制消除混沌半导体激光器的外腔长信息. 物理学报, 2011, 60(9): 094207. doi: 10.7498/aps.60.094207
    [19] 卢发铭, 夏元钦, 张盛, 陈德应. 飞秒强激光脉冲驱动Ne高次谐波蓝移产生相干可调谐极紫外光实验研究. 物理学报, 2013, 62(2): 024212. doi: 10.7498/aps.62.024212
    [20] 毛嵩, 吴正茂, 樊利, 杨海波, 赵茂戎, 夏光琼. 基于次谐波调制光注入半导体激光器获取窄线宽微波信号的实验研究. 物理学报, 2014, 63(24): 244204. doi: 10.7498/aps.63.244204
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  1186
  • PDF下载量:  1020
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2013-09-18
  • 修回日期:  2013-12-11
  • 刊出日期:  2014-04-05

一种用于一次谐波背景消除与基线校正的新型方法

  • 1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072;
  • 2. 天津科技大学电子信息与自动化学院, 天津 300222
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(批准号:2010CB327800)和高等学校博士学科点专项科研基金(批准号:20090032110053)资助的课题.

摘要: 针对可调谐半导体激光吸收光谱一次谐波信号中具有背景信号及较大的基线信号,提出一种新型的背景消除与基线校正的处理方法. 分析了一次谐波背景中的激光器相关强度调制信号,电子学噪声和光学干涉条纹,采用无吸收谱线区域检测谐波方法消除背景信号. 给出了激光器不同工作温度时的电流和强度之间的关系曲线,由此设计出消除背景后剩余基线的校正方法. 文中给出了背景搜索方法的原理以及LabView软件流程图. 设计了检测氟化氢气体的实验系统,根据谱线选取原则确定吸收谱线为1312.59 nm,设置激光器的工作温度为27.0 ℃,对应的背景温度为30.2 ℃. 一次谐波信号经过背景消除和基线校正后,信号的畸变得到明显改善,基线得到校正,验证了该方法在激光器其他工作温度(26.727.2)是有效的,并对HF气体浓度精度的改善进行了定量分析,为一次谐波信号的后续处理提供了方便.

English Abstract

参考文献 (67)

目录

    /

    返回文章
    返回