基于变分模态分解算法的气体检测优化方法

• 作者: 梁宇 刘铁根 刘琨 江俊峰 李亚凡
• 来源期刊: 中国激光
• 关键词: 光纤光学 可调谐二极管激光吸收光谱 变分模态分解 二次谐波 降噪
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 所属期刊栏目: 光纤光学与光通信|Fiber Optics and Optical Communications
• 页码范围: 129-138
• 页数: 10页
• 分类号: TN29
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/CJL202148.0706003

摘要

在可燃冰开采钻井气体环境监测中,受制于开采井的尺寸和深度条件,传统的怀特池、赫里奥特池等长光程气室难以下井,因此难以通过增加光程的方式降低仪器最低探测体积分数.从信噪比角度出发,将变分模态分解(VMD)算法与Savitsky-Gorai(S-G)滤波算法相结合,对研制的甲烷-二氧化碳混合气体探测仪器中电子器件产生的高斯白噪声和光学器件产生的标准具噪声进行降噪处理,降低仪器最低探测体积分数.以甲烷气体为例,首先进行二次谐波仿真实验,与传统的经验模态分解(EMD)算法相比,基于VMD的滤波算法在信噪比提升和信号自适应等方面具有优势,在仪器最低探测体积分数方面有了较高的改善.在40 cm吸收光程下,系统的信噪比为21.7 dB,线性相关系数为0.9940,最低探测体积分数可达6.7×10-6,为实现可燃冰海上开采气体环境实时精确监测打下了坚实的基础.