1、山西师范大学本科毕业论文红外线分析仪在空气检测中的应用姓 名 张胜强院 系 物理与信息工程学院专 业 电子信息科学与技术班 级05520201学 号 0552020116指导教师 赵青云答辩日期成 绩二 八年一二月1红外线分析仪在空气检测中的应用内容摘要随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，环境问题已成了当今社会的主要问题，采取合理有效的措施对大气污染气体进行快速、准确的检测已刻不容缓，红外线气体分析仪是一种自动化分析仪表，具有连续自动测量，精度高，测量范围宽等优点。利用红外线进行气体分析是基于待分析组分的浓度不同,吸收的辐射能不同,剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同,动片薄膜两边所受
2、的压力不同,从而产生一个电容检测器的电信号。这样,就可间接测量出待分析组分的浓度。气体对红外线的吸收遵循着比耳定律 E=E。*e-kcl。利用这个原理我们可以用它快速有效地对大气污染进行检测，间接地获取污染气体在大气中的浓度，再通过 MATLAB 强大的运算能力对所得数据进行处理，得到精确的污染气体浓度，从而作出相应的措施进行大气污染预防和治理。本文基于对红外线气体分析仪原理的深入分析和理解，设计了红外线气体分析仪对大气污染气体的检测，并对数据进行合理的处理。关键词：大气污染 红外线气体分析仪 比耳定律 检测电容器 小波变换2Infrared analyzer in the air detec
3、tionAbstractWith the rapid socio-economic development, raise the level of industrialization, environmental issues have become major issues in todays society, to take reasonable and effective measures against air pollution in the gas quick and accurate detection is no time to lose, infrared gas analy
4、zer is an automated Analytical instruments, with continuous measurement of automatic high precision, measuring a wide range of advantages. Infrared gas analysis is to be based on the analysis of the concentration of different components, to absorb the radiation, making the rest of the radiation dete
5、ctor in the temperature, moving film with the pressure on both sides of the film, resulting in a capacitance testing The signal device. In this way, can be indirectly measured the concentration of components to be analyzed. The absorption of infrared gas followed Beers law E = E. * e-kcl. Take advan
6、tage of this principle, we can use it to quickly and efficiently to the air pollution testing, indirect access to gas pollution in the atmosphere of concentration, and then through the MATLAB powerful computing capability for the data processing, to be precise concentrations of gas pollution in orde
7、r to make a corresponding Measures to prevent and control air pollution.Key words: Air Pollution Infrared gas analyzer Beers law Testing Capacitor Wavelet Transform3目 录内容摘要 (01)Abstract (02)1 引言 （04）2 我国城市大气污染的现状 （05）2.1 总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)含量高 (05)2.2 煤烟型污染仍占重要地位 (05)2.3 新兴城市和小城市大气污染日益严重 (05)2.
8、4 部分大城市污染转型 (05)2.5 大气环境质量标准 (05) 3 红外线气体分析仪的原理 （06）3.1 什么是红外线? (06)3.2 红外线气体分析仪的原理 (07)3.3 比尔定律 （08）3.4 几种常见红外线气体分析仪 （08）3.4.1 QGS 红外线分析仪 （08）3.4.2 FQ 型红外线气体分析仪 （09）3.4.3 QGS-08 型红外线分析仪 (即国外的 UNOR4N ) （10）3.4.4 GXH-101 型红外线分析仪(即国外的 URS3G 型) （11）4 红外线气体分析仪的工作过程 （11）4.1 检测电容器的结构 （11）4.2 在微音器内要充入待测气体组
9、份 （12）4.3 微音器如何把光能差转变成电讯号 4（13）4.4 样气处理系统 （14）5 数据处理 （14）6 总结 （15）致谢 （16）参考文献 （16）红外线分析仪在空气检测中的应用学生姓名：张胜强 指导教师：赵青云1 引言随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，环境问题已成了当今社会的主要问题，人类活动对环境产生的影响越来越大，尤其是在城市集中了大量的工厂、车辆、人口。城市大气污染已成为一种普遍现象,严重影响着全球生态环境质量,直接威胁着人类的健康,制约着城市的发展, 引发了一系列震惊世界的公害事件,如伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件等。我国的大气污染状况同样不容乐观。例如
10、1998 年世界卫生组织公布的报告表明，全球大气污染最严重的 11 个城市中，中国有 7 个，北京名列第三。辽宁本溪是北方重要的工业原料基地之一，由于环境污染曾被称为“卫星上看不见的城市 ”。我国的长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地时常天降酸雨，给工农业生产带来极大的危害12。据调查,城市居民中引起死亡的呼吸道疾病和恶性肿瘤均与城市大气污染直接相关。城市大气污染已成为影响我国城市现代化建设和城市可持续发展的重要因素。空气是人类生存所必需的，每个人每天要呼吸 1 万升的空气，比每天的饮食还要重 10 倍。我们生存的环境虽有一定的自净化能力，然而随着工业化的发展，5大量工业废气的排放，已经远远超
11、出了大自然的自净化能力，而我国又是以煤为主要燃料的，大量的工业燃煤是大气污染的根本原因。二氧化硫(SO2)、总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、氮氧化合物(NOx、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等成了我国主要的大气污染物。有关部门已经采取了一系列措施对空气进行净化，比如说城市绿地生态环境效应就是一种较有效的生态环保措施。然而，采取何种措施已不是现今社会对大气污染进行治理的有效措施，对污染源的监督控制才是最根本有效的方法。这就需要我们能够及时有效的对空气进行监测，报警并快速的采取行动，将大气污染扼杀在萌芽状态。本文将介绍利用红外线气体分析仪的高灵敏度，高精度，高选择性，高稳定
12、性的特点对空气进行监测，并及时将所得数据传递到数据处理系统对各种气体的红外光谱进行特征提取，再通过有效的识别系统，把所得数据与大气污染标准浓度限值进行比对，从而作出最快的响应，作出报警并采取及时有效的措施对空气污染进行控制。2 我国城市大气污染的现状我国城市大气污染相当严重,有 7 个城市名列全球 11 个污染最严重的城市之列，其中我们的临汾市位居榜首；全国 500 座城市中大气质量符合世界卫生组织标准的不到 1%。二氧化硫(SO2)、总悬浮颗粒物(TSP)、可吸入颗粒物(PM10)、氮氧化合物(NOx、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等是我国主要的大气污染物。我国城市大气污染具有如下一些
13、特点：2.1 总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)含量高根据 2001 年环境状况公报,我国城市空气质量恶化的趋势有所减缓,总悬浮颗粒物(TSP)和可吸入颗粒物(PM10)是影响城市空气质量的主要污染物,部分地区二氧化硫污染严重,少数大城市氮氧化物浓度较高。在调查的 341 个城市中,64%的城市总悬浮颗粒物平均浓度超过国家空气质量二级标准,其中 101 个城市颗粒物平均浓度超过三级标准,占 29.2%。颗粒物浓度高的城市主要分布在新疆、青海、甘肃、山西、内蒙古、陕西、宁夏、河北等省区。2.2 煤烟型污染仍占重要地位燃煤是形成我国大气污染的根本原因。我国能源结构中煤炭占 76.12
14、%,工业能源结构中燃煤占 73.9%,在工业燃煤的设备中又以中小型为主。预测表明,我国国内生产总值每增加 1%,废气排放量就增长 0.55%。2000 年,全国工业废气排放总量 138.145108m3,其中燃料燃烧废气占 59.3%,生产工艺废气占 40.7%。2.3 新兴城市和小城市大气污染日益严重这些城市大多只看到了眼前的经济利益,在追求经济增长的同时没有把环境保护放在同等重要的地位,粗放经营,浪费资源,污染严重。2.4 部分大城市污染转型随着城市机动车辆的迅猛增加,我国一些大城市的大气污染正在由煤烟型向汽车尾气型转变。有资料报道,在我国多数大城市中,机动车排放造成的污染已6占城市大气污
15、染的 60%以上。以上海和广州为例,上海机动车排放污染分担率 CO为 86%,NOx56%；广州 CO 为 89%,NOx79%。以上数据表明,机动车排放污染已成为部分大气污染的主要来源。此外,我国城市大气污染还具有北方比南方严重；冬季重于夏季,且差距正在缩小；产煤区重于非产煤区；大城市污染最严重,特大城市次之,中等城市和小城市再次之的特点。2.5 大气环境质量标准大气环境质量标准是以保障人体健康和生态系统不受破坏为目标，对大气环境中多种污染物所规定的含量限度。它是进行大气质量管理和评价，制订大气污染防治规划和污染物排放标准的依据，同时也是环境管理部门的工作指南和监督依据之一。为了保护人民健康
16、和维护生态平衡，消除日益严重的大气污染，各国政府都根据本国国情制定了相关的环境法律法规及标准。目前世界上一些主要国家在判断大气环境质量时，多依照世界卫生组织(WHO)1963 年提出空气质量的四级标准作为基本依据。第一级：对人和动植物看不到有什么直接或间接影响时的浓度和接触时间；第二级：开始对人体感觉器官有刺激、对植物有害、对人的视距有影响时的浓度和接触时间；第三级：开始对人能引起慢性疾病，使人的生理机能发生障碍或衰退而导致寿命缩短时的浓度和接触时间；第四级：开始对污染敏感的人引起急性症状或导致死亡时的浓度和接触时间。表 1 给出我国环境空气质量标准（GB3095-82）规定的主要大气污染物的
17、浓度限值。表 1 大气污染三级标准浓度限值73 红外线气体分析仪的原理3.1 什么是红外线?红外线是一种看不见的光。一切发热的物体都会发出红外线。太阳光中就含有大量的红外线。让一束平行白光透过三角棱镜，由于不同的光具有不同的波长，透过棱镜时将产不同的折射，于是在棱镜后边放一个屏就可看到按波长长短排列起来的各种单色光(如图 1)。8红橙黄绿青蓝紫屏紫外光可见光红外光三角梭镜平行白光图 1 平行白光通过棱镜产生折射可见光中，紫光的波长最短，偏转最大，它排在屏的最下方。波长比紫光更短的光叫紫外光，它排在紫光的外边，不引起视觉。红光的波长最长，偏转最小，它排在屏的最上方。波长比红光更长的光就叫红外线，
18、它排在红光的外边，也不引起视觉。光也是一种电磁波。波长范围从。.76 微米(件)红外光可光凳紫外光图一平行白光通过棱镜产生折射到 600 微米的一段电磁波是红外线。把各种电磁波按照它们波长的长短排列起来，就成为电磁波谱(如图 2)。图 2 电磁波谱示意图3.2 红外线气体分析仪的原理红外线气体分析仪,是是一种自动化分析仪表，具有连续自动测量，精度高，测量范围宽等优点。利用红外线进行气体分析，它基于待分析组分的浓度不同,吸收的辐射能不同,剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同,动片薄膜两边所受的压力不同,从而产生一个电容检测器的电信号。这样,就可间接测量出待分析组分的浓度。除了单原子气体和相同原
19、子组成的双原子气体外，大多数气体(如CO、CO2、SO2、NH3、CH4、C2H2、C2H4、NO、H2S 等等 )都对红外光有吸收作用。不同的气体有不同的吸收波长和吸收强度，见下表:表 2 几种气体的吸收波长和吸收系数9气体种类 CO CO2 SO2 NH3 CH4 NO H2S C2H4（u）吸收波长4.66 4.27 7.3 10.4 7.7 5.2 7.6 10.5吸收系数 8.5 110 240 200 60 7.5 1 130根据气体对红外线具有选择性吸收的特性，就可制成各种测量混合气中某一组份的红外线气体分析仪。气体对红外线的吸收遵循着比耳定律。3.3 比尔定律红外线气体分析仪是
20、根据比尔定律制成的。假定被测气体为一个无限薄的平面,入射光的能量为 E0,则出射光能量为:E=E。*e-kclE-出射光能量；E。-入射光能量；e-自然对数的底；K-吸收系数；C-气体浓度；l-光程(气室长度)；图 3 测量原理图3.4 几种常见红外线气体分析仪3.4.1 QGS 红外线分析仪图 4 QGS-04 红外分析仅原理图1 一红外线光源 2 一同步电机 3 一切光片 4-滤波气室 5 一工作气室 6-参比滤波室107-调零挡板 8-检侧器 9 一电容微音器 10 一前置级放大器 11 一主放大器 12 一指示、记录仪由图 4 看出，红外线光源(1)发出红外线，由同步电机(2)带动的切
21、光片(3)切割，变成 12. 5Hz 的断续光束，一束经滤波气室 (4)、工作气室 (5)，进入检测器(8)；另一束经参比滤波气室(6)，进入检测器(8)，当工作气室中无待测气体时(如通 N2)，射入检测器中微音器(9)两侧的光能量相等，所以充在检测器里的被测气体在两侧吸收红外线辐射后产生的热能相等，由于气体膨胀，而同时作用于微音器薄膜两侧的压力脉冲也相等，放大器(10) 、(11)无信号输出。若工作气室(5)中有待测气体通过，特征红外光在此部分被吸收，热能下降，经检测器变换成电信号，再经放大器放大，则有信号输出，信号大小与被测气体浓度成正比关系。3.4.2 FQ 型红外线气体分析仪FQ 型红
22、外线气体分析仪分为电源稳压器、光路部分、电子放大器三部份。光路部分的结构如图 5：图 5 光路示意图1、平面反射镜，2、斜面反射镜，3、光源，4、切光片，5、参比气室;6、工作气室，7、检测器。本仪器属于单光源双光路分析仪。光源发出的红外光经过平面反射镜和斜面反射镜反射后，分成相等的两束，分别通过参比气室和工作气室，最后到达检测器的两个接收室。检测器接收到红外光后就输出信号电压，经放大器放大并由微安表指示出来，同时分出一个信号电压可供记录仪记录。其工作原理如下：从光源发出的红外光经反射镜分成两束后，分别透过参比气室和工作气室。参比气室内封闭着不吸收红外光的气体(通常是纯氮气 )。该束红外光通过
23、参比室时几乎不被衰减地到达检测器的左边接收室 A。如果此时工作气室中也通以11纯氮气，那末右边这束红外光透过工作气室时也几乎不被衰减地到达检测器的接收室 B。这时到达检测器 A、B 两室的能量相等(由于安装和加工工艺上的误差，两者通常不等，故在参比侧装有一个偏心遮光板调零装置，可调整到A、B 两边的能量完全相等)。此时检测器没有信号输出，微安表指针指零。而当向工作气室通入被测的样品气时，样品气将吸收该束的一部份红外光，致使到达检测器右边接收室 B 的光能减少，造成 A、B 两室的光能不等。这个光能差将使检测器输出一个信号电压。当设计合理时，检测器输出的信号与被测气样的浓度成正比。很明显，把检测
24、器输出的信号经电子放大器放大并指示出来，就可直接测出气体的浓度。3.4.3 QGS-08 型红外线分析仪(即国外的 UNOR4N )QGS - 08 型红外线分析仪工作原理见图 6：图 1-6 QGS-08 型分析仅原理图1 一红外辐射源 2 一同步电机 3 一切光片 4 一工作气室 5-参比气室 6-前吸收室 7-检测器8 一后吸收室 9 一压力补偿毛细管 10-薄膜电容器 11 一放大器 12 一指示器红外线由辐射源(1)发出，经同步电机(2)带动切光片(3)而被分成两束光，轮流经过工作气室(4)和内充 N2 或 Ar 的参比室(5)。两路光经过光路后部扩散器之后，一并进入检测器(7)。检
25、测器由两个吸收室组成，在光学上是串联的。先进入辐射的称为前吸收室(6)，后面的称为后吸收室(8)。前吸收室由于较短，主要吸收谱带的中心能量，而后吸收室较长，吸收余下的两翼能量。当被分析气体进入工作气室(4)时，12谱带中心的特征红外光在气室中首先被吸收掉，导致前吸收室(6)的压力脉冲减弱，因此压力平衡被破坏，电容器(10)上压力差被转换为电容量的变化。通过放大器(11)把这些变化变换成与浓度成比例的直流信号并由指示器(12)显示出来。该仪器采用单光源，单管隔半气室以及新式的串联式电容检测器。与同类产品比较，最大特点是:高选择性一般情况下不需滤光片或滤波气室；高稳定性仪器长期工作稳定，零点漂移小
26、。3.4.4 GXH-101 型红外线分析仪(即国外的 URS3G 型)GXH-101 型与上述仪器的差别在于检测器为四气室，切光片为三叶轮式。其工作原理如图 7 所示：图 7 GXH-101 型红外线分析仅原理1 一同步电机 2 一红外光源 3 一切光片 4 一工作气室 5-参比气室 6-测量室的前室7 -测量室后室 8-参比气室前室 9-参比气室后室 10-半透半反窗 l1-毛细管 12-检测器13 一放大器 14 一指示器四气室检测器的特点是前后气室串联，而两个前室和两个后室又各为并联，它的工作过程如下:切光片在图 7 所示位置时，工作气室的红外线光路开启，参比边遮蔽，红外线通过工作气室
27、后到达检测器的前室(6)，前吸收室由于较短，主要吸收谱带的中心能量，气体受热膨胀，使金属薄膜向左移动。这些红外线透过第二个窗口而进入后室(7)，后室较长，有充分的时间吸收谱带的两翼能量，气体受热膨胀，使金属薄膜向右移动，前后室之差值就是薄膜电容在工作气室边的输出讯号。当三叶形切光片转动 120 度后，参比室的红外线光路开启，工作边遮蔽，其吸收过程同上，参比室边也输出一个讯号， “工作边 ”与“参比边”的讯号差，即反映了样气中被测气体的浓度。四气室检测器有一定的抗干扰能力，不用滤波气室或滤光片消除干扰，稳定性好，由于后气室的反馈作用，相应降低检测器的灵敏度。4 红外线气体分析仪的工作过程4.1
28、检测电容器的结构检测电容器(俗称微音器)是红外线气体分析仪的关键部件，它决定着整机的灵敏度、稳定性和抗干扰性等重要指标。它的中间是一个平板电容器，两边有两个接收室。电容器由固定电极和膜片组成，膜片把微音器的空腔分隔成左13右两室。固定电极引出线接前置级栅极，膜片与微音器壳体接触并与整机外壳相连。其结构简图如图 8 所示:图 8 微音器结构简图1 膜片，2 固定电极，3 固定电极引线，4、5 接收室，6、7 晶片，8、9 抽气孔，10 壳体。电容的数值可由下式求得:d电极间的距离；s电极面积多；。真空介电系数；r 相对介电系数。0微音器内封闭着一定浓度的待测气体组份。这个浓度的最佳值随微音器的尺
29、寸不同应有所不同，可用实验方法求出最佳浓度，使微音器的灵敏度最高。极间距离的大小对灵敏度有直接的影响。从上式可知，缩小极间距离 d，可使静态电容增大，灵敏度升高。但 d 太小就可能使极间气体被击穿而形成短路。4.2 在微音器内要充入待测气体组份我们知道，从光源发出来的红外光不是单一波长的，而是一段连续的(主要是 2u 一 10u)电磁波。而某一待测组份气体只吸收与它相对应灼特征波长的红外光，例如 CO2 气体只吸收 4.27u 的红外光。很明显，当工作气室内存在 CO2时，被衰减的只是 4.27u 的红外光，其他波长的红外光全部投射到微音器的两个接收室。衰减量E 的大小与工作气室内通入的 CO
30、2 的浓度有关。可见，测出这个E 就测出了 CO2 的含量。而这个E 是 4.27u 红外光的变化量，所以用吸收峰等于 4.27u 的 CO2 就能灵敏地感受出这个变化量E。这就是为什么要在微音器内充入待测组份的道理。另外一个重要原因是充入了待测组份的微音器具有选择性，使它只对被测组份敏感，对其他组份不敏感。当被测的混合气体中含有其他非待测组份时，如果这个非待测组份的含量也是随时间变化的话，这时不仅 4.27u 的红外光变化E，对应于这个非待测组份的吸收峰的红外光也将变化E1 但微音器只对E 有响应，而对E1 无响应。微音器的这个特性就叫做选择性。因此微音器对非待测组份具有一定抗干扰能力。对微
31、音器的要求是严格的。首先它必须有严格的气密性，以保持充入的气体长期不泄漏。否则，它的灵敏度将逐渐降低。其次是充入的气体必须有足够14的纯度，以获得高的选择性。第三装配膜片时要使膜片有合适松紧度，以获得较好的稳定性。4.3 微音器如何把光能差转变成电讯号微音器相当于一个压差计。它把光能差变成压力差。这个压力差使膜片产生位移，形成了电容量的变化。电容量的变化使回路产生充电放电电流，因而形成了电讯号。图 9 生了微音器 C 在电路中的位置。R1 和 R2 组成分压器，使 A 点获得一个合适的直流电压，作为微音器 C 的极化电压。这个电压经 R3 及高兆欧电阻R6( )加到微音器 C 及前置级电子管
32、6C1 栅极。图 9 前置级线路图前置级接成阴极输出器，使阻抗匹配。信号从阴极取出。R7 是它的负载电阻。由土于电子管栅阴极之间的直流电阻以及微音器本身的直流电阻都非常大，所以平时几乎没有电流流过 R6，因而微音器的极化电压(也是 6Cl 栅极对地电压)几乎与 A 点相同。当红外光被切光片调制时，微声器的膜片将发生振动。切光片旋转一周，微音器电容 C 变化两次。膜片的振动规律如 10 所示。图 10 切光片在不同位置时微音器 C 的变化情况图 10a 中光路被切光片遮断，红外光无法照射到微音器，微音器内的膜片处于原始状态。这时的电容量等于静态电容 C0。当切光片转过 90 度之后，就15成为图
33、 10b 的状态。此时投射到微音器的红外光没有受到切光片的阻挡。假如这时右边工作气室内已通入了被测气体，那么到达微音器左侧的红外光将比右侧的红外光强，微音器左侧接收室内的气体膨胀也就比右侧强烈，于是膜片就受到从左向右的压力的作用而向右移动，极间距离增大，电容量就从静态电容C0 减少到最小值 Cmin。此时图六电容 C 两端的电压就要升高，多余的电荷通过R6 放电。当切光片再转 90 度，光路再次被遮断。电容从 Cmin 变为 C0，如图10c。这时 g 点的电位降低，电源通过 R6 向 C 充电。再转过 90 度(如图 10d)又重复 b 的过程。这样，切光片不停地转动，就在前置级栅极 g 获
34、得了近似正弦波的讯号电压。这个讯号的频率等于切光片转速的两倍；讯号的大小随光能差而变。当气室长度设计合理时，讯号的大小近似地与被测气体的浓度成正比。这样就得到了我们所要的数据。4.4 样气处理系统我们所监测的工艺气中常含有一定量的水、油、杂质等。这些物质一旦进入分析仪内,不但会影响分析仪的测量精度和测量结果,而且更有甚者,会严重污染分析仪的测量池和窗口,使仪器不能正常工作。这就要求我们要配置合适的样气处理系统。由于空气中的水蒸汽较多,因此应多加几套气水分离罐,以除去样气中的水。5 数据处理由于污染气体经外光谱特征的分布非常复杂，而且光谱数据代部在野外实地 获取，各种干扰（烟雾、尘土等）的影响和
35、周围环境（如大气、温度等）的变化使得原本弱小的目标特性更加复杂和微弱，有的特征淹没在噪声之中，所以要建立快速、高效光谱识别器比较困难，这就需要我们把以上所介绍的红外线气体分析仪与微机系统连在一起，利用 MATLAB 中的小波变换对所得信号进行消噪和光谱特征的提取，从而间接的得到与大气污染标准浓度限值进行比较的测量值。在信号分析中，当对信号进行采样后，就得到在一个大的有限频带中的一个信号，对这个信号进行小波分解，其实质就是把采到的信号分成两个信号，即高频部分和低频部分，而低频部分通常包含了信号的主要信息。根据分析的需要，可以继续对所得到的低频部分进行再分解，如此又得到了更低频率部分的信号和频率相
36、对较高部分的信号。当然，也可以对高频部分进行分解，这即是二进多尺度小波分解方法，这种方法把一个混频信号分解为若干个互不重叠的频带中的信号，这样就可以完成滤波或检波的工作，达到了提取信号特征的目的。在 MATLAB 中，给出了二进小波变换的快速算法，即 MATLAB 算法。信号的分解：, j=1,2J21,21, nkjnnkjnjkhcnjkgcncd信号的合成：j=J,J-1,12,2,1, hnjknjjkn dc 16其中 Cj,k 是原始信号的平滑信号 , dj,k 是细节信号 , gn 是与小波函数相关的带通滤波器的脉冲相应，h n 是与尺度函数相关的低通滤波器的脉冲相应。在使用小波
37、函数对信号进行消噪处理时，wdencmp 是一种用得比较普遍的函数，它可以直接对一维或二维信号进行消噪或压缩，处理方法是通过对小波分解系数进行阈值量化来实现。其使用方法如下：xd=wdencmp(opt,x,wavename,n,thr,sorh,keepapp)其中：（1） Opt=gbl, thr0, 则阈值为全局阈值；Opt=lvd, thr 是向量，则阈值是在各层上大小不同的数值。（2） x 是待处理信号。（3） xd 是处理后信号。（4） n 小波分解的层数。（5） wavename 指定分解时所用的小波。（6） sorh 指定所选软阈值（sorh=s） 。（7） keepapp=1
38、, 不对小波分解后的低频系数做任何处理；Keepapp=0, 对小波分解后的低系数也进行阈值量分处理。6 总结随着社会经济的快速发展，工业化水平的提高，环境问题已成了当今社会的主要问题，人类活动对环境产生的影响越来越大，尤其是在城市集中了大量的工厂、车辆、人口。红外线气体分析仪,是一种自动化分析仪表，具有连续自动测量，精度高,测量范围宽等优点。利用红外线进行气体分析，它基于待分析组分的浓度不同,吸收的辐射能不同,剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同,动片薄膜两边所受的压力不同,从而产生一个电容检测器的电信号。这样,就可间接测量出待分析组分的浓度。利用各种气体对红外线的吸收波长和吸收系数的不同
39、，通过比耳定律计算出各气体在样气中的浓度，再由 MATLAB 工具对数据进行处理，从而得到精确值，这样就可准确判断出大气污染情况，以及时有效地采取相应的防治措施，达到环保的目的。本文详细介绍了几种常见的红外线气体分析仪的结构及其工作原理，以及红外线气体分析仪的工作过程，其中明显快速有效的大气检测与反馈系统则是17本文提到的红外线气体分析仪与微机的有效结合，通过 MATLAB 数据处理工具可以得到精确可靠的污染气体浓度。致谢：感谢我的指导老师，老师对本篇论文的指导，在老师的悉心指导和严格要求下，我才能够顺利的完成这次毕业论文，本论文从课题选择到论文撰写无不凝聚着老师的心血和汗水。同时也感谢各位任
40、课老师的认真负责，才使我能够很好的掌握和应用专业知识，并在设计中得以体现。正是在这么多老师的悉心帮助和支持下，我的毕业论文才完成得如此顺利，在此向山西师范大学，物信学院的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们四年来的辛勤栽培.参考文献：1郭 静，阮宜纶，大气污染控制工程，北京：化学工业出版社，2001 年；2吴忠标，李伟，王莉红.城市大气环境概论M，北京：化学工业出版社，2003 年；3朱联锡.空气污染控制原理，成都:成都科技大学出版社，1990 年；4平措.我国城市大气污染现状及综合防治对策J，环境科学与管理，2006 年；5金篆立，王明时，现代传感技术，北京：电子工业出版社，1995 年；6张福学，传感器应用及其电路精选 (上)，北京: 电子工业出版社, 1991 年；7刘迎春，叶汀滨，现代新型传感器原理与应用，北京：国防工业出版社，1998 年；8化肥工业期刊，1995 年第 5 期；9科技创新导报资源与环境，2008 年 11 月 16 日；10张 骏等，红外与毫米波学报，1997, 16(6): 463；11常太华,苏杰.检测技术与应用M，北京：中国电力出版社,2003 年。12MATLAB6.5 辅助小波分析与应用/飞思科技产品研发中心编著，北京：电子工业出版社，2003 年。18
