【摘要】：紫外-可見光譜法多參數(shù)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)面對(duì)復(fù)雜水體時(shí),常需要頻繁改變探頭光程以保持光譜較高的信噪比。然而,適合的光程往往需要大量實(shí)驗(yàn)才可確定,難以滿足在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性、精度、靈敏度、穩(wěn)定性等的實(shí)際需求。研究了一種紫外-可見光譜雙光程融合優(yōu)化算法,將同時(shí)采集的長(zhǎng)短兩種光程光譜使用了滑窗法估計(jì)它們光譜噪聲方差分布,確定光譜強(qiáng)噪聲區(qū)間;由于長(zhǎng)短光程光譜的信號(hào)強(qiáng)度不同,使用了遺傳算法計(jì)算得到雙光譜融合的最佳增益匹配倍率;最后,按噪聲方差分布使用分段加權(quán)方式得到較高信噪比的雙光程融合光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,利用該法對(duì)重慶長(zhǎng)壽湖水樣、嘉陵江某排污口及鄰苯二甲酸氫鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液三種樣本進(jìn)行測(cè)試,其融合光譜在200~250 nm區(qū)域的強(qiáng)噪聲得到抑制,零值干擾左推至220nm之前,樣本的峰值信噪比均有顯著提高,證明了算法的有效性和普適性。該算法無需大量實(shí)驗(yàn)以獲得最佳光程,對(duì)于拓寬紫外-可見光譜水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍具有較為重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[Abstract]:UV-Vis multi-parameter water quality on-line monitoring system often needs to change the probe path frequently in order to maintain a high spectral signal-to-noise ratio (SNR) in the face of complex water bodies. However, the suitable optical path is often determined by a large number of experiments. It is difficult to meet the real time, precision, sensitivity, stability and other practical requirements of on-line monitoring system. In this paper, an optimization algorithm of UV-Vis dual optical path fusion is studied. The sliding window method is used to estimate the variance distribution of the spectrum noise and to determine the range of spectral strong noise from the two optical path spectra collected at the same time. Because the signal intensity of the long and short optical path spectrum is different, the genetic algorithm is used to calculate the optimal gain matching ratio of the double spectral fusion. Finally, according to the noise variance distribution, the two-path fusion spectrum with higher signal-to-noise ratio is obtained by using piecewise weighting method. The experimental results show that the method is used to test the water samples of Changshou Lake in Chongqing, a sewage outlet in Jialing River and the standard solution of potassium hydrogen phthalate. The strong noise of the fusion spectrum is suppressed in the region of 200 ~ 250nm. The peak signal-to-noise ratio (PSNR) of the sample is improved significantly before zero interference is pushed left to 220nm, which proves the validity and universality of the algorithm. The algorithm does not need a large number of experiments to obtain the optimal optical path, which is of great practical significance for widening the application range of the UV-Vis spectral water quality on-line monitoring system.
【作者單位】： 重慶大學(xué)光電技術(shù)及系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院;重慶市九龍坡區(qū)市政園林局;重慶理工大學(xué);
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61401049) 四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012SZ0111) 重慶市研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目(CYS14039)資助
【分類號(hào)】：X832;O657.3

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