数字信号处理技术在气体检测中的应用

2019-12-02邸占立杨松荣马春雪

电子技术与软件工程 2019年6期

文/邸占立杨松荣马春雪

随着社会不断的发展，工业化产业的基地已经遍布我国各个地方，而工业化的生产在其生产过程中会产生很多有害的气体，而这些气体不但会对工业化生产的整个过程造成一定的危害，同时，又会对空气造成一定的污染，并间接的影响人们的身体健康，因此，一定要对工业化生产过程中所产生的所有气体做出精确的测试，检验处什么气体是可以直接排放，而什么气体是需要进行在加工然后再排放的，因而对于气体的检测也成为研究人员们非常注重的问题，同时研究人员通过对数字信号处理技术的应用来研究如何对气体的种类和组成进行精确的检测，通过这种技术对气体的检测，使我国的工业化生产中所产生的气体能够得到良好的处理，间接的是我们的环境更加的美好。

1 气体检测中所用到的滤波技术

随着我国各项技术的逐渐成熟，我国工业化的生产规模得到了很大程度的发展，而伴随着工业化生产规模的不断壮大，就导致工业化气体越来越多的排放到大气当中，而这些气体中所包含的成分非常多，大部分的气体是会对环境、人体造成不同程度的危害，因此，我们针对如何分辨气体成分这一技术做详细研究，简单来说就是对气体进行检测，而对气体进行检测，主要用到的技术就是滤波技术，我们对滤波技术进行详细的研究。

滤波技术简单来说就是以可协调的半导体为基础，然后将此半导体的激光通过收光谱进行气体的传感。具体来说就是，就是需要将工厂中所排放的气体通过一种管道，然后在这个管道中加入光线耦合技术，并通过光纤耦合技术，对管道中的这些气体进行检测，通过检测就能够较为准确的得出气体的参数，然后能够获得可以分辨气体种类的相关数值，也就是压力、温度等。而滤波技术的主要原理就是通过不同光波的组合，通过不同光波的性质，如波长、幅度等，对气体进行检测，而滤波技术所采用的光波就是我们较为熟悉的α 射线、β射线及γ 射线等。通过以上的分析，利用光波对气体进行检测，使有害气体被筛选出来，并进行合理的处置，减少对空气的污染。

2 数字信号处理技术在气体检测中的应用

由于工业生产规模的不断扩大，工业生产过程中排放的气体也越来越多，而这其中所包含的有害气体占大多数，因此，为了使有害气体得到最大程度的鉴别，并得到及时的处理，工厂中需要加强对企业内部的管理、提高安全防范意识及提升工厂中的安全技术措施，除了对这些加强管理外，就是需要利用数字信号处理技术来对气体进行检测，然后通过检测使气体得到精确的甄别和处理。

2.1 数字滤波的分析

数字信号处理技术在进行气体检测过程中，经常会使用DSP 这种芯片来实现滤波。其主要的操作流程分别是，首先需要将采集到的所有的数据以及各种信息存储到合适的存储单元内，接着使用不同滤波的不同性质对采集到的数据信息进行过滤，而过滤这一过程主要是对滤波射线的系数进行设置，然后对短时间内通过的数据信号进行过滤筛选，并最终成为有限序列的滤波。然后，将以上过滤后得到的信号转换成PPT 格式，具体来说就是，将过滤后得到的信号通过PPT 进行反向的转换，然后将筛选出的信号能够完整的输出。

接下来就是对输出的信号进行计算，具体的方式就是使用最初的计算方式，通过对不同时段的数据进行卷积计算，同时，卷及计算的具体操作使需要利用循环的寻址方法来进行卷积计算中的累加计算，在计算完成后，将计算后的结果放入到存储器中设置好的数据缓冲中，且还需要对此设定出长度，然后将不同的长度保存到相应的存储库中，在这个过程汇总，需要保证录入的顺序为有低地质相高地址有序进行，最终完成对数据的处理。

上文分析了对数据进行处理，而对数据处理的过程中，较为重要的环节就是滤波，滤波在数据处理环节中有着重要的地位，对数据的处理有着重要的影响，因此，对滤波的参数进行设定时，一定要仔细谨慎，要结合实际的对信号的测量来进行参数的具体设定，不可随意设定，且在对气体进行测量的二次谐波环节中，由于需要被处理的信号使未知的，因此，需要对待测信号有充分的了解，了解其幅度值、频率，最终确保对数据进行正确的处理。

2.2 试验仿真的分析

在整个实验过程中，除了需要对数据进行处理，还需要对测量的过程进行仿真的环境模拟，而在这个模拟过程中，需要在对数据进一步分析的时候，充分的结合二次谐波的调谐原理，通过特定的软件构建出一个较为真实的模拟实验环境，然后在这个模拟环境中，首先要确保待测信号都是在同一频率、同一幅度值的正弦信号中进行模拟，使待测信号能够有一个同等的测试环境，然后将得出的调谐信号，通过乘法器来进行计算，切将处理完成后侧信号和示波器进行有效地连接，最终将调谐信号显示在示波器上。而在这个过程中，由于其他因素的的影响，为了能够获取最准确的滤波信号，我们可以在进行实验时需要对信号做出预先的频谱分析，从而能够大致的得到待测信号的具体参数，使最终得到的实验结果能够更加的准确。