Научно-технический
«ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ»
издается с 1931 года
 
   
Русский вариант сайта Английский вариант сайта
   
       
   
       
Статьи последнего выпуска

Электронные версии
выпусков начиная с 2008


Алфавитный указатель
2000-2010 гг


444
Архив оглавлений
выпусков 2002-2007 гг


Реквизиты и адреса

Вниманию авторов и рецензентов!
- Порядок публикации
- Порядок рецензирования статей
- Типовой договор
- Правила оформления
- Получение авторского вознаграждения
- Редакционная этика


Контакты

Подписка

Карта сайта




Журнал с 19.02.2010 входит в новый «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора и кандидата наук»
Аннотации (05.2017) : УЛУЧШЕННЫЙ АЛГОРИТМ САВИЦКОГО–ГОЛЕЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРОБАХ НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОЙ МОДУЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

УЛУЧШЕННЫЙ АЛГОРИТМ САВИЦКОГО–ГОЛЕЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА В ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРОБАХ НА ОСНОВЕ ВОЛНОВОЙ МОДУЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

© 2017 г.       Gao Feng Zhu; Hong Qiu Zhu; Chun Hua Yang; Wei Hua Gui; Gao Feng Zhu

Для снижения уровня шумов при онлайновых измерениях содержания кислорода в фармацевтических пробах методом волновой модуляционной спектроскопии применен улучшенный алгоритм фильтрации Савицкого–Голея. Алгоритм предусматривал обработку сигнала второй гармоники, содержащего шум, в плавающем окне и снижение или устранение интерференции импульсов. Далее, набор данных, не содержащий особых точек, подвергался обработке посредством взвешенной усредняющей фильтрации. Моделировались сигналы второй гармоники, и выполнены эксперименты по измерению содержания кислорода в фармацевтических пробах с применением предложенного алгоритма. Проведено сравнение с результатами использования традиционных алгоритмов, а также с фильтрацией методом вейвлетного преобразования. Показано, что предлагаемый метод столь же эффективен, как вейвлетный анализ, но заметно превосходит его в скорости обработки: время получения ответа составляло около 300 мс. Показано, что улучшенный алгоритм Савицкого–Голея пригоден для измерений концентрации газов в реальном времени.

Ключевые слова: улучшенный алгоритм фильтрации Савицкого–Голея, волновая модуляционная спектроскопия, сигнал второй гармоники, вейвлетные преобразования, метод наименьших квадратов

 

An improved Savitzky–Golay filtering algorithm for measuring pharmaceutical vial’s oxygen content based on wavelength modulation spectroscopy

© 2017    Gao Feng Zhu*,**; Hong Qiu Zhu*; Chun Hua Yang*; Wei Hua Gui*

*   School of Information Science and Engineering, Central South University, Hunan 410083, China

** Department of Information Science and Engineering, Hunan University of Humanities, Science and Technology, Hunan 417000, China

Corresponding author: Hong Qiu Zhu

E-mail: 27162983@qq.com

Submitted 17.03.2016

An improved Savitzky-Golay filtering algorithm was adopted to denoise the on-line measurement of a pharmaceutical vial’s oxygen content based on wavelength modulation spectroscopy. This algorithm was created to feed second harmonic signals containing noise into a sliding window and to reduce, or eliminate, pulse interference. Then, the data containing no singular values were processed by weighted moving average filter. The second harmonic signals were simulated and the experiments performed to measure a pharmaceutical vial’s oxygen concentration by using the improved Savitzky-Golay filtering algorithm: results were compared with those from a traditional algorithm, and a wavelet transform filter. The results indicated that the improved Savitzky-Golay filtering algorithm can match the efficacy of the wavelet analysis, but the former ran much faster than the latter, and the system response time was about 300 ms. The improved Savitzky-Golay filtering algorithm was suitable for on-line measurement of gas concentration.

Keywords: improved Savitzky-Golay filtering algorithm, wavelength modulation spectroscopy, second harmonic signal, wavelet transform, least squares method.

OCIS codes: 300.6360

 

References

1.         Werle P. A review of recent advances in semiconductor laser based gas monitors // Spectrochimica Acta Part A. 1998. V. 54. P. 197–236.

2.         Ayan Ray, Amitava Bandyopadhyay, Sankar De, Biswajit Ray, Pradip N. Ghosh. A simple scanning semiconductor diode laser source and its application in wavelength modulation spectroscopy around 825 nm // Optics & Laser Technol. 2007. V. 39. P. 359–367.

3.         Frish M.B., Wainner R.T., Laderer M.C., Green B.D., and Allen M.G. Standoff and miniature chemical vapor detectors based on tunable diode laser absorption spectroscopy // IEEE Sensors J. 2010. V. 10. P. 639–646.

4.        Neethu S., Verma R., Kamble S.S., Radhakrishnan J.K., Krishnapur P.P., Padaki V.C. Validation of wavelength modulation spectroscopy techniques for oxygen concentration measurement // Sensors and Actuators B. 2014. V. 192. P. 70–76.

5.         Werle P., Mücke R. The limits of signal averaging in atmospheric trace-gas monitoring by tunable diode-laser absorption spectroscopy // Appl. Phys. B. 1993. V. 57. P. 131–139.

6.        Werle P.W., Scheumann B., and Schandl J. Real-time signal-processing concepts for trace-gas analysis by diode-laser spectroscopy // Opt. Eng. 1994. V. 33. P. 3093–3105.

7.         Leleux D.P., Claps R., Chen W., Tittel F.K., and Harman T.L. Applications of Kalman filtering to real-time trace gas concentration measurements // Appl. Phys. B. 2002. V. 74. P. 85–93.

8.        Li J., Parchatka U., and Fischer H. Applications of wavelet transform to quantum cascade laser spectrometer for atmospheric trace gas measurements // Appl. Phys. B. 2012. V. 108. P. 951–963.

9.        Tian G. and Li J. Tunable diode laser spectrometry signal de-noising using discrete wavelet transform for molecular spectroscopy study // Opt. Appl. 2013. V. 43. P. 803–815.

10.       Yunxia Meng, Tiegen Liu, Kun Liu, Junfeng Jiang, Ranran Wang, Tao Wang, and Haofeng Hu. A modified empirical mode decomposition algorithm in TDLAS for gas detection // IEEE Photonics J. 2014. V. 6. P. 6803209. [10] 窗体顶端

11.       Bolshov M.A., Kuritsyn Yu.A. Tunable diode laser spectroscopy as a technique for combustion diagnostics // Spectrochimica Acta Part B. 2015. V. 106. P. 45–66.

 


Полный текст