FTIR环境监测系统若干关键技术的研究

摘要

环境监测已经成为人类关注的焦点问题。环境监测技术的发展,对环境污染的监测、控制、治理都有着重要的意义。傅里叶变换红外光谱分析法(FTIR)由于其高分辨率、高信噪比、高通量、高测量精度以及研究光谱范围广等优点,广泛应用于室内、外的大气环境监测。
　　本文围绕FTIR环境监测系统的关键技术,主要的研究内容和成果如下:
　　(1)分析了FTIR技术国内外的现状以及存在的问题,确定了切趾函数的使用原则,并针对2N的FFT算法,编写了干涉图数据处理软件。
　　(2)针对干涉图存在相位误差问题,采用设计最佳低通滤波器逼近给定相位响应的高阶全通滤波器对全通滤波器相位校正法进行改进,通过实验验证,改进后的方法取得较好的效果。
　　(3)针对实测光谱信号中存在噪声和基线漂移的问题,采用了几种常用小波变换的方法,实现了光谱信号的预处理。通过信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)、波形相似度(NCC)、平滑度(r)四个指标来综合评价各种去噪方法的优缺点,并系统的完成了小波去噪和基线校正的实验验证。
　　(4)针对小波去噪过程中同时丢失部分有用信息的问题,采用自适应稀疏表示的光谱去噪方法对实测光谱信号进行处理,解决了小波去噪过程中丢失有用信息的问题。

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第一章 绪论

1.1课题来源与研究意义

1.2 FTIR大气环境监测技术[13][14]

1.3遥感FTIR的分类[17]

1.4 FTIR光谱仪研究状况及存在问题

1.5 本文主要研究内容

第二章 傅里叶变换红外光谱基本原理

2.1 FTIR技术系统的基本结构[28]

2.2干涉图数据采集[30]

2.3光谱分析的定性原理

2.4光谱分析的定量原理

2.5 本章小结

第三章 干涉图数据处理算法研究和软件设计

3.1干涉图数据处理算法研究

3.2 相位校正

3.3 快速傅里叶变换[47]

3.4 干涉图数据处理软件

3.5 小结

第四章 基于小波变换和自适应稀疏表示的光谱预处理

4.1 光谱预处理

4.2 光谱预处理的方法

4.3 小波去噪

4.4基线漂移的校正

4.5 小波去噪和基线校正仿真实验

4.7 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作