燕山大学 电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
以空芯光子带隙光纤(PBGF)作为气体传感部件, 分析了PBGF 内部导光机制及其甲烷在纤芯缺陷区域的扩散特性, 设计多段PBGF 连接耦合弯曲成圈在一起组成的传感气室, 构建一套全光纤甲烷浓度检测系统。引入分布式反馈光纤激光器的调控机制, 采用谐波检测技术, 实现了整体对全光纤甲烷浓度检测系统的优化。经实验, 可证明由该传感部件组成的全光纤甲烷浓度检测系统能够实现甲烷浓度在线实时检测, 并且甲烷浓度与相对强度成良好的线性关系, 其线性度可达99.8%。
全光纤检测 空芯光子带隙光纤 甲烷浓度 谐波检测 all fiber detection PBGF methane concentration harmonic detection
燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
根据苯并(a)芘在特定光的照射下能够发出荧光的特性，采用紫外荧光法检测苯并(a)芘的浓度，构建了检测苯并(a)芘浓度的实验系统。为了精确地检测出苯并(a)芘的浓度，需要将实验中所得数据中所包含的噪声滤除掉，得到有效的荧光信号。将归一化最小均方自适应滤波(NLMS)的原理应用到光谱数据的噪声处理中，并将其与小波去噪的效果相比较，用Matlab 仿真出去噪效果图，从不同的角度分析去噪效果。经过对比得出，用归一化最小自适应滤波能够继续保持信号的非平稳特性，达到更加理想的去噪效果，去噪性能更优，此种方法适用于荧光法检测物质浓度的信号处理中。
测量 紫外荧光法 苯并(a)芘 归一化最小均方自适应 信噪比 均方误差
1 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
光谱吸收法是对甲烷浓度检测的一种有效手段，通过棱镜气室结合光子晶体光纤的应用实现光谱吸收法对甲烷浓度的高精度在线检测。但在检测过程中，由于环境中温度、压强以及系统本身设备的影响，使得接收的信号中包含大量的噪声。支持向量机(SVM)具有泛化能力强和寻求全局最优点的特点，被用于甲烷浓度检测的信号处理。Matlab实验结果表明，使用SVM原理滤波能有效地滤除噪声，把有效的信号分离出来，并用信噪比评估去噪效果。使用该方法滤波能够使信噪比达到130 dB以上，与传统的小波降噪相比有很大的提高，能达到理想的去噪目的。
光谱学 甲烷检测 光子晶体光纤 棱镜气室 支持向量机 信噪比
1 燕山大学 电气工程学院
2 河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
荧光法测量SO2浓度是大气监测中常用的检测手段.双光路技术可以消除光源和光路的噪音干扰, 但光电转换器件在激发光照射下产生的背景噪音也会影响定量分析的准确度.本文采用经验模态分解滤波算法降低检测中存在的各种噪音, 在实现有效降噪的基础上较好地保存了有用的原始信号.仿真结果表明, 针对SO2浓度检测系统, 利用经验模态分解去噪后信号的信噪比达到204.273 6,均方误差为0.007 0.与小波去噪法相比, 经验模态分解检测效果更佳.最后将经两组不同方法处理后的信号应用于气体检测系统中, 实验数据的线性关系更好地验证了经验模态分解方法应用到浓度检测系统的可行性.
SO2浓度检测 经验模态分解 小波分析 信噪比 均方误差 SO2 concentration monitoring Empirical Mode Decomposition (EMD) Wavelet Signal Noise Ratio (SNR) Mean Squared Error (MSE)
