第35卷，第7期 2015年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 35,No. 7 -pp2054-2059
July，2015
基于触发采样方法和相位校正的红外光谱测量的应用研究李妍1，2，高闽光1，徐亮1，李胜1，李相贤1，叶树彬12，刘建国1 1.中国科学院安徽光学精密机械研究所，中国科学院环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031 2中国科学技术大学，安徽合肥230026
摘要傅里叶变换红外光谱仪可实现对高温烟气的多组分同时测量，在该方面具有广泛的应用前景。而决定其能否成功应用的重要因素之一，在于测量系统中对红外干涉图采样的相位误差控制。论述了系统相位误差产生的主要原因，通过分析氨氛微光十涉信号过零均寸性，说明广产生相位误差的主要原因是微光信号与参考信号的相位差。与此同时，定量分析了相位误差对仪器信噪比的影响，通过Mertz相位校正方法得到了仪器信噪比较之原来提高了数千倍。并进行了相关实验。实验结果表明，基于此干涉图采样方法的系统满足高温烟气测量的需要，
关键词傅里叶红外光谱仪；He-Ne激光采样；相位校正；信噪比
中图分类号：0657.3文献标识码：A
引言
DOI : 10, 3964 /j. issn. 1000-0593(2015 )07-2054-06
重要来源。目前常用的相位校正方法有：Mertz乘积法[-1o]、Forman卷积法]、绝对值法2等。Forman法主要在时域中实现，相位校正结果较好，但是计算量较大，需要
随着工业化和城市化的快速发展，大气污染已经影响到人们的日常生活及身体健康。近年来，随着城市雾霾现象的日益严重，对大气污染物的监测和减排越来越受到重视。为了及时、准确、系统的掌握大气污染物的排污状况，需要对其进行连续监测，为大气环境的治理提供可靠依据。目前常用的测量手段有：抽样法、吸收光谱法等，由于吸收光谱测量不会破坏分子结构，操作方便，谱线比较简单因此被广泛应用。目前主要的吸收光谱分析方法有：非分散红外光谱(non-dispersiveinfrared，NDIR）法、差分吸收光谱（differ-ential optical absorption spectroscopy，DOAS)法(2]、化学发光分析法3）、傅里叶变换红外光谱（Fouriertransforminfra-red，FTIR)法等。
其中，FTIR光谱法是近年来吸收光谱测量方法中迅速发展的一门综合性监测技术，由于其具有非接触、实时、快速，准确，灵敏度高及在线多组分测量特点」，在环境、工业、农业、生物、军事和航空航天等领域用来识别和量化多种不同的化学组分5，6]。随着FTIR光谱仪的应用逐渐广泛，对其性能要求也逐渐提高，其中仪器的信噪比是表征仪器性能的主要因系。影响信噪比的因素有很多，其中相位误差是
收稿日期：2014-06-11，修订日期：2014-10-15
进行卷积运算，不便于硬件实现；绝对值法要求采集双边干涉信号，不仅计算量大，光谱质量低，而且信噪比较低，不适用于弱信号的检测：而Mertz法是在频域中实现相位校正，计算量小，比较简单，容易实现，
本文从红外干涉图等光程差采样出发，采用自主研制的 He-Ne激光波长触发采样和反馈控制系统分析计算了He Ne激光干涉信号过零点的均勾性对干涉图信号相位误差的影响，然后利用Mertz乘积法对其进行相位校正，得到了相位校正后的FTIR光谱仪信噪比。使用基于此干涉图采样方法的系统进行广实际测量，从实验测得的透过率光谱中反演了高温烟气中NO的浓度，验证了本文中采用的He-Ne激光船发采样方法在高温烟气浓度反演中的可行性
1理论基础 1.1基本原理
为了获得高质量的光谱信号，必须对红外干涉信号进行等光程差间隔采样。在FTIR光谱仪中通常采用He-Ne激光十涉信号作为参考，用来发红外十涉图的采样，不仅提供
基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ22064302），国家自然科学基金项目（41105022，41305020)和中国科学院战略性先导科
技专项(XDB05040500)资助
作者简介：李妍，女，1990年生，中国科学院安徽光学精密机械研究所硕士研究生
*通讯联系人e-mail：xuliang@aiofm,ac,cn
e-mail : ylf@ aiofm, ac. en