邓竞蓝,童晶晶,高闽光,李相贤,李胜,李妍,韩昕

(1中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031;2中国科学技术大学,安徽 合肥 230026)

0 引言

随着我国社会经济的发展,各类化工园区在全国各地不断涌现,给社会带来巨大经济效益的同时,也将大量有毒有害有污染的化工废气排放到空气中。傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪基于FTIR光谱技术,其测量波段宽、响应速度快、分辨率高,被广泛应用于生物医学[1]、化学化工[2]、材料科学[3]、环境监测[4,5]等领域。利用FTIR光谱仪检测气体成分及浓度是当前最有效的环境监测手段之一。然而,利用该仪器采集信号时,由于电子元器件偏差,不均匀采样、过零点采样[6]等因素会产生相位误差,导致采集的干涉图不对称,复原光谱不准确。因此对相位误差进行校正,从而获得准确的光谱图对FTIR的实际应用具有重要意义。

绝对值法[7]、Forman法[8]和Mertz法[9,10]是最常用的相位校正方法。绝对值法计算简单,但该方法中的平方运算使所有误差为正值,相位校正效果最差;Forman法相位校正效果最好,但时域中的卷积运算复杂度高,算法实时性差;Mertz法在频域中利用乘积运算完成,相位校正性能较Forman法差,但该方法计算量小,运行速度快,在工程上得到了广泛的应用。Mertz法常采用过零采样的单边干涉图进行相位校正。但是,不对称的干涉图使得零光程差附近的小双边干涉图的信号被重复利用两次,导致光谱图恢复不准确。

为了解决这个问题,Mertz[9]对小双边干涉图进行线性加权,权重系数使得相同光程差的两个对应点的权重之和保持单点幅值,从而准确恢复光谱中的高频信息。……