数字信号处理技术在气体检测中的应用

张鲁宁，石玉

（电子科技大学电子科学与工程学院，四川 成都 611731）

0 引言

传统的信号检测处理技术会产生较大的噪音，运用数字信号处理技术是现阶段消除噪音应用最多的一种，要想使用这一方法，需要对待测信号进行详细的分析，然后将分析之后所得的信号特点作为原始数据，使用数字滤波，消除噪声。再按照既定的信号监测算法，搭建合适的数字信号处理模型，就能够检测出空气中的污染物。

1 气体检测当中的滤波技术分析

随着工业生产领域的生产规模不断发展，工业生产过程中所产生的有毒有害气体泄露是重大的安全隐患，为了能够充分的降低有害气体泄露的几率，大多数工业企业需要不断加强有害气体的检测[1]。还需要不断的引入那些先进的气体检测技术，在对那些有毒气体进行气体检测技术当中，方法多种多样，通常情况下主要采用电化学传感器、利用气体物理性质和化学性质完成相关气体检测工作。这种方式的一个弊端在于如果面对未知污染物或不了解污染物的理化性质，就无法使用化学手段进行判断。想要充分的解决这一问题，可以充分利用电化学传感器，通过化学传感器，获取当前气体的数据模型。然后应用数字滤波进行消噪处理，结合信号检测算法，获取污染物的数据模型。这种方式的样本数据较大，如果准确使用数字滤波器进行处理和过滤，能够取得较好的检测效果[2]。

2 数字信号在气体检测当中的应用原理

在气体检测过程中所采用的数字信号处理技术主要是通过TDLAS气体测量技术共同完成的，主要是应用这项技术中的气体分子吸收线的参考测量技术，需要吸收显示分子特有的性质，对于不同的气体分子吸收线也并不是相同的，但是气体对于自身吸收线的波长位置的激光同样也会有明显的吸收效果。如果利用这一原理将这些现象调节到想要测量的气体吸收线的位置，通过这样的情况气体吸收线的主要特性就能够完成最后的测量工作。但是如果不能利用第二次谐波曲线就会对结果造成非常严重的影响，从而就会产生巨大的误差性，致使无法准确的获取测量的最终结果，在这个时候就需要运用数字信号进行对噪声的处理。采用这一过程简单的来说就是利用放大器获得其中的噪声，通过数字滤波来降低噪音[3]。

3 数字信号处理技术在气体检测过程中的主要应用

3.1 数字滤波技术的算法分析

在气体检测的数字信号处理过程中，通常情况下是会采用DSP芯片来实现滤波的，其中主要的流程有以下几点内容：①在配置一些储存单元的时候需要储存那些采集的相关数据信息，然后在利用那些滤波系数也需要过滤采样的数值，设置滤波系数对那些短时间内所使用的采样信号进行过滤，这样就可以看做是有序列的滤波，然而从中也可以获取到过滤之后的信号特点；②可以将数字信号进行PPT转换，可以通过频域信号成绩的PPT进行反向的变换，这样反而可以充分的获取到那些输出信号；③可以采用期初的计算方式，然后将利用时域对数据信息进行卷积计算。除此之外，这项试验程序主要是通过循环寻址的方式实现卷积乘法的累加，并且还需要预先在存储罐当中建立一个数据缓冲类型，与此同时还需要对其设定一定的长度，只有通过不同的指针对于所收集的样品数据进行详细的存储，另外还需要确保由低地质向高地质的顺序进行录入，通过利用这样的方式就能够完成相关的数据处理；④滤波作为数据处理的关键性环节，对于数据的处理同样也是发挥着至关重要的作用，但是在进行滤波参数的具体设定过程中，相关的技术人员更需要测量信号具体的参数而决定的，万万不能够盲目的进行设定[4]。除此之外，在检测气体的测量的过程中，大多数等待处理的信号都是未知的，如果想要顺利的完成相关的数字信号处理，更加需要了解待测信号的幅值和信号的频率，才能够完全实现数据信息处理的正确性[5]。

3.2 试验仿真的效果分析

具体的试验过程中，通过对仿真环境的模拟，进一步优化处理数字信号滤波器。与此同时还需要结合二次谐波的调谐原理，充分的借助软件自身的优势，构建出一个准确的实验模型。因此，调谐信号以及待测信号以及有关正弦信号都是通过乘法器进行系统处理的，然后将示波器与信号进行有效的连接，从而能够显示出调谐信号[6-7]。如果被测信号与参考信号都是在相同的频率情况下，就会产生确定的直流信号，通过构建合适的数字滤波器，滤波信号噪声，从而获取到的直流信号[8-10]。

4 结语

随着我国工业化进程的不断加快，在工业生产过程中所产生的有毒气体会严重的威胁到生产的整体安全性。但是在这样的情况下，工业生产的企业需要完全根据当前的实际状况，不断地加强对于有毒气体的检测和治理，最大化的降低工业生产过程中所排放的有害气体，从而提升生产的安全性和可靠性。然而这些有害气体不仅会对人的身心健康造成一定的影响，另外也会对周围的环境造成一定的污染。因此生产企业需要针对这些有毒气体的排放问题，企业需要积极的引入一些先进的测量技术，不断地加强对于气体的检测问题，然而传统的气体检测方法已经不能够满足当前阶段企业发展的实际需要，并且对那些有害气体并不能够完全的处理干净。然而数字信号处理技术作为现阶段一种全新有效的技术，在气体的检测过程中的应用更是非常广泛，并且效果十分显著。