[發明專利]基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法

有效

• 申請號: 201710908949.5
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107655845B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 陳舒平
• 申請（專利權）人: 福建加譜新科科技有限公司
• 主分類號: G01N21/35
• 分類號: G01N21/35
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明涉及一種基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法，通過一激光紅外光源產生紅外信號，該紅外信號依次經干涉儀、樣品室以及檢測器后，產生紅外干涉譜；經一計算機主機通過采樣裝置對該紅外干涉譜進行采樣，獲取紅外干涉信號；將采樣后的紅外干涉信號進行傅里葉變換，并通過一疊加函數，對該紅外干涉信號進行峰形疊加，進而獲取紅外百分比透射率譜，通過顯示裝置進行顯示。本發明所提出的一種基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法，達到了將紅外光譜分辨率提高一倍，而且也增強各峰值信號一倍的技術效果。

技術領域

本發明涉及數學變換、信號處理以及紅外光譜學領域，特別是一種基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法。

背景技術

1807年法國數學物理學家約瑟夫傅里葉首次提出并證明任何隨時間周期變化的信號只要滿足收斂條件能被展開為余弦和正弦三角頻率函數的級數組合。當信號的周期趨于無限大時，則演變為著名的傅里葉變換。對于有限的N個這樣的三角函數組合，積分形式的傅里葉變換可以用離散傅里葉變換來表達。

一個頻率為ω₀余弦信號隨時間變化的函數可以表達成cos(ω₀t)。其傅里葉變換為

應用歐拉公式e^-iωt＝cos(ωt)+isin(ωt)，傅里葉變換又可表達為

實際信號都是在有限時間域進行分析的，所以傅里葉變換目前都是使用三種基本峰形進行的，即吸收峰形，發散峰形和幅度峰形，見表1。

表1三種傅里葉變換峰形表達

傅里葉變換紅外光譜學是基于光波自身相干的原理，邁克爾遜干涉儀能夠成比例降低紅外光譜的頻率，然后可以方便地用計算機對獲取的干涉信號進行傅里葉變換轉換為紅外光譜。由于傅里葉變換紅外光譜使用幅度峰形函數，因而紅外頻率信號的相位移動基本不會影響峰形結果，在此不考慮矯正信號的相位移動。現有傅里葉變換的最大優點是對信號執行因果關系運算，除信號相位外，不再需要預測信號參數獲取信號信息。因為新的技術原理增加一步疊加，當計算方法要求預置一些參數時就打破了原有的因果關系，同時預置參數也需要適當占用傅里葉變換的運算時間。

按現有理論傅里葉變換紅外光譜儀的分辨本領取決于干涉儀的光線移動距離(光程差)，成反比關系。如果要提高分辨本領一倍，也就是縮窄紅外光譜峰寬一半，那么干涉光移動的光程就必須延長一倍，那么紅外光譜儀的制造成本和技術要求都需要添加不止一倍的投入，而且儀器設備也將變得龐大笨重。而且，紅外光譜的儀器噪聲大部分是隨機的，可以把紅外信號在多次掃描累加后經過平均處理增強信號強度(俗稱信噪比)。這種常用的增強信號方法當然需要占用計算機存貯空間和花費更多的運算時間。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于傅里葉變換紅外光譜疊加式峰形的紅外光譜獲取方法，通過一激光紅外光源產生紅外信號，該紅外信號依次經干涉儀、樣品室以及檢測器后，產生紅外干涉譜；經一計算機主機通過采樣裝置對該紅外干涉譜進行采樣，獲取紅外干涉信號；將采樣后的紅外干涉信號進行傅里葉變換，并通過疊加函數，對該紅外干涉信號進行峰形疊加數學運算，進而獲取紅外百分比透射率譜，通過顯示裝置進行顯示。

在本發明一實施例中，記所述采樣后的紅外干涉信號為：

f(t)＝2πKcos(ω₀t) 0≤t≤T

其中，信號強度為K，T為采樣頻率為ω₀的余弦信號Kcos(ω₀t)實施的時間；