基于可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术的气体检测系统,因气体吸收产生的二次谐 波信号携带浓度信息,通过浓度反演可实现浓度信息的提取。本文简要介绍了TDLAS气体检测系 统,对Matlab下完成的曲线拟合和反演算法仿真以及FPGA内部设计实现的反演算法进行了详细 描述,并在一氧化碳检测系统下利用多组待测浓度完成了反演算法的验证。 可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)是一种先进的气体检测技术,它利用特定波长的激光穿透气体样本,当激光与气体分子相互作用时,会发生吸收现象,特别是气体分子对激光的吸收强度与气体的浓度有直接关系。TDLAS技术能够精确地测量气体的浓度,尤其适用于监测大气、工业生产过程中的有害或有价值气体,如一氧化碳等。 在TDLAS气体检测系统中,核心步骤是浓度反演,即从测量到的吸收信号(通常表现为二次谐波信号)中提取出气体的浓度信息。这一过程通常涉及到复杂的数学模型和算法。在MATLAB环境下,可以进行曲线拟合和反演算法的仿真。MATLAB作为强大的数学计算和仿真工具,提供了丰富的函数库和优化算法,能有效处理非线性拟合问题,构建吸收光谱与气体浓度之间的关系模型。 具体来说,首先需要对测量得到的吸收光谱数据进行预处理,包括噪声过滤、基线校正等,然后利用MATLAB的曲线拟合工具,如非线性最小二乘法,找到最佳拟合曲线。接着,通过反演算法,如Levenberg-Marquardt法或直接搜索法,反推出气体浓度。在反演过程中,可能需要迭代求解,以确保浓度估计的准确性。 文章中提到了FPGA(Field-Programmable Gate Array)内部设计实现的反演算法。FPGA是一种可编程的硬件平台,它能快速并行执行计算任务,特别适合实时和高效率的系统。将反演算法部署到FPGA上,可以大大提高系统的响应速度和检测效率,同时减小对外部处理器的依赖。 实验部分,研究者在一氧化碳检测系统中,利用多组不同浓度的一氧化碳样本对反演算法进行了验证。结果显示,浓度反演的吻合度达到了99.9%,这表明反演算法非常准确,能满足实际应用的需求。这种基于MATLAB的前期数据分析和误差控制方法不仅适用于TDLAS系统,还可以推广到其他领域的设备研制和系统综合测试。 总结而言,TDLAS气体检测技术结合MATLAB和FPGA的优势,实现了高效、精确的气体浓度测量。MATLAB提供了便捷的数据处理和算法仿真环境,而FPGA则确保了实时的反演计算能力。这种技术对于环境保护、安全生产、科学研究等领域具有重要的实用价值。
2024-10-08 20:08:03 1.62MB matlab TDLAS 气体检测
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高光谱水质参数反演数据处理及分析研究 本研究报告主要关注三峡库区高光谱水质参数反演数据处理及分析研究。该研究的主要目的是为了建立和优化高光谱遥感反演水质参数的方法和模型,以提高其在三峡库区水质监测中的应用效果和实用性。 知识点1: 高光谱遥感技术应用于水质监测 高光谱遥感技术可以对水体进行遥感监测,从而获取水质参数信息。该技术的应用可以提高水质监测的效率和准确性,且可以实时监测水质的变化。 知识点2: 水质参数反演方法 水质参数反演方法是将高光谱遥感数据转换为水质参数信息的过程。常用的反演方法有最小二乘回归法、人工神经网络法、支持向量机法等。本研究将通过比较不同反演方法的准确性和稳定性,选择最优方法。 知识点3: 高光谱遥感数据预处理 高光谱遥感数据预处理是指对高光谱遥感数据进行 atmospherical correction、radiometric correction、atmospheric transmission correction 等处理,以提高数据的质量和可靠性。 知识点4: 水质参数反演模型 水质参数反演模型是指根据高光谱遥感数据和地面水质监测数据建立的数学模型,以预测水质参数的变化。该模型可以用来预测水质的变化趋势,并为水资源管理和保护提供科学依据。 知识点5: 高光谱遥感在水质监测中的应用优势 高光谱遥感在水质监测中的应用优势包括实时监测、快速检测、非侵入性等。该技术可以快速检测水质的变化,并提供科学依据 для 水资源管理和保护。 知识点6: 三峡库区水质监测的重要性 三峡库区是中国最大的水利工程之一,其水质问题对于生态环境保护和人类健康具有重要影响。因此,三峡库区水质监测的研究具有重要的科学价值和实践意义。 知识点7: 高光谱遥感水质参数反演方法的推广应用价值 高光谱遥感水质参数反演方法在不同地区、不同水体中也具有一定的推广应用价值。该方法可以应用于其他水体的水质监测,提高水资源管理和保护的效率和实用性。 本研究报告主要关注高光谱水质参数反演数据处理及分析研究,以提高高光谱遥感在水质监测中的应用效果和实用性。该研究结果将有助于更深入地理解三峡库区复杂水体的水质变化特征,为实现对三峡库区水资源的科学管理和保护提供依据。
2024-09-12 11:05:04 11KB
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土壤含水量的高光谱反演是当今研究的热点。以土壤多样化的陕西省横山县为研究区, 通过野外采集土壤样品, 室内利用ASD Field Spec FR地物光谱仪测定土壤样品光谱, 采用称重法计算出土壤样品含水量, 并分析了不同含水量土壤样品的光谱特性。针对土壤含水量光谱反演中光谱反演因子的构建问题, 在研究一阶微分(FD)-主成分分析(PCA)、小波包变换(WPT)-FD-PCA反演输入因子生成方法及存在的不足的基础上, 提出了基于谐波分析(HA)的WPT-FD-HA-PCA的反演输入因子构建方法。以上述三种反演输入因子为基础, 建立了土壤含水量反演的FD-PCA-反向传播(BP)、WPT-FD-PCA-BP、WPT-FD-HA-PCA-BP三种BP反演模型。通过比较土壤含水量实测值与三种反演输入因子的反演结果, 得出WPT-FD-HA-PCA-BP模型的反演精度最高, 决定性系数R2达到0.9599, 均方根误差为1.667%, 其反演结果明显优于其他两种模型。这表明通过WPT和谐波分析能有效地抑制光谱噪声并压缩信号, 在一定程度上明显提高了土壤含水量反演精度。
2024-09-09 13:15:28 8.79MB 谐波分析 主成分分
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本压缩文件包含Gldas数据处理的Malab代码和测试数据,程序可直接运行,结果输出为文件,需要出图的可以用Gmt进行绘图。本程序简单介绍:由水量平衡方程可以将地下水储量的计算过程分解为以下部分,`第一部分计算陆地水储量变化`、`第二部分计算地表水储量变化`、`第三部分计算冰后回弹改正`、`第四部分计算地下水储量变化`。本篇简单介绍下第二部分的内容,主要是GLDAS水文模型数据的有关处理过程,同样也是对前面几篇博文方法的一个整合或总结 。详细理论和介绍可以参考[https://blog.csdn.net/weixin_43339605/category_12556003.html]系列博文,希望有所帮助,同时遇到问题也可以留言交流。
2024-08-16 10:26:15 84.79MB
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1D电测深反演是地球物理勘探领域中一种常用的技术,主要应用于研究地下的电导率分布。这种技术通过在地表布置电极,施加电流并测量电位差,进而推断地下地质结构。"setup1d电测深反演"软件是一款专为1D电测深数据处理设计的工具,它提供了免费的解决方案,使得研究者无需支付高昂费用即可进行数据分析。 该软件的主要功能在于反演,即从测量得到的电测深数据出发,通过数学模型和优化算法来估算地下介质的电性参数。1D反演意味着假设地下结构沿垂直方向变化,简化了问题,使得计算更为高效。然而,需要注意的是,1D模型可能无法完全反映复杂的真实地质情况,因此在实际应用中可能需要结合其他成像方法或更高维度的反演。 "setup1d电测深反演"的局限性在于,其反演结果仅能以图像的形式展示,用户无法直接导出数值结果。这意味着用户在分析和进一步利用反演结果时,可能需要借助其他工具或手段。例如,他们可能需要手动记录图像上的数据点,或者使用图像识别技术来提取信息,这无疑增加了工作流程的复杂性。 在使用该软件前,用户需要了解基本的电测深理论,包括电场的传播、地电阻率与电导率的关系等。同时,理解反演过程中的参数设置也至关重要,如初始模型的选择、约束条件的设定、以及反演终止条件等。这些都会直接影响到反演结果的精度和可靠性。 在操作上,"setup1d电测深反演.exe"文件应是软件的可执行程序,用户只需运行这个文件即可启动软件。安装和使用过程中,可能需要遵循一定的步骤和指南,包括输入原始测量数据、选择合适的反演选项,并查看和解读反演结果。对于初学者,可能需要参考相关的教程或文献来掌握软件的使用。 "setup1d电测深反演"是一款实用的地球物理工具,尽管存在一些限制,但仍然为科研和工程人员提供了一种免费的1D电测深数据处理途径。对于想要了解地下电性结构的用户来说,它是一个值得尝试的入门级软件,同时也提醒我们在处理复杂地质问题时要充分考虑模型的局限性。
2024-07-04 12:06:59 2.88MB
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基于matlab实现地震面波正演反演所需要的程序,使用于地震合成记录.rar
2024-06-19 18:33:18 529KB matlab
波场正反演代码,包括频率域有限差分和基于局部优化方法的反演,并且利用MPI平台并行计算
2024-05-28 17:36:43 15.32MB
该资源包含Matlab程序和测试数据,以长江中下游平原为测试区,程序简单符合GRACE数据处理理论,设置好输入就可以输出得到需要的结果。可以参照博文《02 - GRACE数据处理步骤简叙》进行理解。如有问题可以留言交流。
2024-05-24 20:04:54 49.85MB Matlab程序 高斯滤波
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为了准确反演受到邻近采空区影响的地表沉陷预计参数,通过分析工作面开采后地表正常下沉规律与邻近采空区残余沉降量的预测方法,将邻近采空区等价成变采高的小工作面开采来进行概率积分法参数反演,提出了邻近采空区影响的地表沉陷概率积分法参数反演方法。利用该方法求取的概率积分参数预计得到的地表下沉曲线与实测曲线比较吻合,为邻近采空区影响的地表概率积分参数反演提供了可行方法。
2024-03-22 23:36:53 1.17MB 行业研究
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BOD—DO水质模型参数反演算法,艾克锋,闵涛,BOD—DO水质模型中的多参数反演问题可以归结为非线性算子方程的求解问题,将遗传算法引入该问题的求解,通过构造适应值函数将原问�
2024-03-22 23:33:24 278KB 首发论文
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