一種傳感器信號峰值檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種用于大氣顆粒物計數的信號峰值檢測方法，首先將傳感器檢測的原始信號進行濾波，去除高頻噪音，其次通過一階差分對濾波后的信號求導，再次對差分后的信號進行平滑處理從而進一步消除噪聲帶來的影響，然后對平滑處理后的信號進行過零點監測獲得初始峰值集合，最后對初始峰值集進行合并操作獲得最終峰值集合。本發明專利技術抑制了噪聲對信號帶來的影響，提高了信號的質量，并消除了偽峰值對峰值檢測計數帶來的影響，降低了誤檢率，并且具有很好的魯棒性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于信號處理領域，尤其涉及一種的傳感器信號峰值檢測方法。
技術介紹
目前國內外檢測大氣顆粒物質量濃度的方法主要離線的濾膜稱重法，以及在線的β射線法與微振蕩天平法等。濾膜稱重法是以恒速抽取定量體積的空氣，對顆粒物進行粒徑篩選后，使空氣中選定粒徑段的顆粒物被截留于濾膜上，用天平稱量采樣前后濾膜的重量，根據其差值與采樣體積，計算出顆粒物質量濃度。濾膜稱重法是目前國際公認的大氣顆粒物質量濃度檢測基準方法，其缺點是費時、費力、時效性差。β射線法將顆粒物收集到濾膜上，用β射線照射，根據射線穿過濾紙和顆粒物后的衰減量與采樣體積算出顆粒物質量濃度;微振蕩天平法將顆粒物截留于濾膜后，用微振蕩天平稱重，根據濾膜增重與采樣體積算出顆粒物質量濃度。β射線法與微振蕩天平法可實時、自動監測，缺點是生產成本高、設備體積大，不適用于室外流動測量及密集布點?；诿资仙⑸淅碚摰墓馍⑸漕w粒物傳感器由于成本低、功耗低、小型化、維護量少等優勢，近來受到人們的青睞。此類傳感器由光電檢測器將單個顆粒的散射光能信號轉化為一個電脈沖信號，該電脈沖信號的幅值反映了顆粒的粒徑大小，只要使測量區內在任一瞬間僅有一個顆粒流過，根據脈沖信號的個數就可計算出顆粒的具體數量，信號的一個峰值代表一個顆粒物流過。然而，在對大氣顆粒物的光散射電脈沖信號進行峰值檢測時，由于電路、外界環境噪聲干擾會導致信號波動或出現偽峰值的現象，此問題會導致顆粒計數發生較大偏差。
技術實現思路
(一)要解決的技術問題鑒于上述問題，本專利技術的目的在于，提供，解決了環境噪聲干擾會導致信號波動或出現偽峰值的問題。(二)技術方案本專利技術提供，包括:S1，將傳感器檢測的原始信號進行帶通濾波，得到濾波信號；S2，對濾波信號進行求導，得到差分信號；S3，對差分信號進行平滑處理，得到平滑信號；S4，對平滑處理信號進行過零點檢測，得到信號的初始峰值集合；S5，對初始峰值集合進行約減，以去除偽峰值，從而得到最終峰值集合。(三)有益效果本專利技術提出了一種魯棒的傳感器信號峰值檢測方法，對于差分后的信號進行平滑處理，進一步抑制了噪聲對信號帶來的影響，提高了信號的質量，通過對鄰近峰值進行合并，消除了偽峰值對峰值檢測計數帶來的影響，大大提高了檢測精度，從而降低了誤檢率。本專利技術可應用于光散射傳感器，用以檢測大氣顆粒物質量濃度?！靖綀D說明】圖1是本專利技術提供的傳感器信號峰值檢測方法的流程圖。圖2是本專利技術實施例提供的信號濾波的流程圖。圖3是本專利技術實施例提供的原始信號的示意圖。圖4是本專利技術實施例提供的濾波信號的示意圖。圖5是本專利技術實施例提供的檢測到的初始峰值集合的示意圖。圖6是本專利技術實施例提供的約減后的最終峰值集合的示意圖?！揪唧w實施方式】本專利技術提供一種用于大氣顆粒物計數的信號峰值檢測方法，首先將傳感器檢測的原始信號進行濾波，去除高頻噪音，其次通過一階差分對濾波后的信號求導，再次對差分后的信號進行平滑處理從而進一步消除噪聲帶來的影響，然后對平滑處理后的信號進行過零點監測獲得初始峰值集合，最后對初始峰值集進行合并操作獲得最終峰值集合。本專利技術抑制了噪聲對信號帶來的影響，提高了信號的質量，并消除了偽峰值對峰值檢測計數帶來的影響，大大提高了檢測精度，從而降低了誤檢率。根據本專利技術的一種實施方式，傳感器信號峰值檢測方法包括:S1，將傳感器檢測的原始信號進行帶通濾波，得到濾波信號；S2，對濾波信號進行求導，得到差分信號；S3，對差分信號進行平滑處理，得到平滑信號；S4，對平滑處理信號進行過零點檢測，得到信號的初始峰值集合；S5，對初始峰值集合進行約減，以去除偽峰值，從而得到最終峰值集合。根據本專利技術的一種實施方式，步驟S1包括:S11，對原始信號進行傅里葉變換，得到頻域信號；S12，將所述頻域信號與一帶通截斷信號相乘，得到頻域截斷信號；S13，將所述頻域截斷信號進行逆傅里葉變換，得到帶通濾波后的濾波信號。根據本專利技術的一種實施方式，步驟S2包括，通過一階差分對濾波信號求導，得到差分信號d(t):d(t) =x, (t)-x, (t_n)，其中，t表示時間，Y(t)為濾波信號，n為差分時間間隔。根據本專利技術的一種實施方式，步驟S3中，對差分信號進行平滑處理的公式為:s(t)=/m，其中，s(t)為平滑信號，m為平滑時間間隔。根據本專利技術的一種實施方式，步驟S4包括，將平滑信號s(t)與一閾值α進行比較，如果s(t)〈a，則確定該平滑信號s(t)在t時刻為過零點信號，將所有過零點信號組成初始峰值集合。根據本專利技術的一種實施方式，步驟S5包括，在初始峰值集合中，將連續的多個過零點信號進行合并，得到相應的合并信號s(to)，其中，s(tk)表示tk時刻的過零點信號，k為連續的多個過零點信號的個數，tKt2〈...〈^，并且仏^^隊^為一時間閾值，將所有合并信號及未合并的過零點信號組成最終峰值集合。根據本專利技術的一種實施方式，合并信號s(to)的表達式為:s(to) = /k，且，to=(ti+t2+...+tk)/k。為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術進一步詳細說明。本專利技術實施例將信號峰值檢測方法應用于大氣顆粒物光散射傳感器，根據峰值的幅值可確定大氣顆粒物的粒徑大小，根據峰值的個數確定大氣顆粒物的個數，從而確定出大氣顆粒物質量濃度。如圖1所示，光散射傳感器的信號峰值檢測方法包括:S1，如圖2所示，對原始信號進行傅里葉變換，得到頻域信號，將頻域信號與一帶通截斷信號相乘，得到頻域截斷信號，將頻域截斷信號進行逆傅里葉變換，得到帶通濾波后的濾波信號，其中，原始信號如圖3所示，信號中有各種噪音及偽峰值，通過濾波后的濾波信號如圖4所示；S2，通過一階差分對濾波信號求導，得到差分信號d(t):d(t) =x, (t)-x, (t_n)，其中，t表示時間，V(t)為濾波信號，n為差分時間間隔；S3，對差分信號進行平滑處理，得到平滑信號s(t)，其中:s(t) = /m，m 為平滑時間間隔。S4，將平滑信號s(t)與一閾值α進行比較，如果s(t)〈a，則確定該平滑信號s(t)在t時刻為過零點信號，將所有過零點信號組成初始峰值集合，如圖5所示；S5，如圖6所示，在初始峰值集合中，將連續的多個過零點信號sUiWb)...s(tk)進行合并，得到相應的合并信號s(to)，如圖6所示，將圖5中左側的兩個過零點信號合并為一個合并信號，將右側的三個過零點信號合并為另一個合并信號，其中，s(tk)表示tk時刻的過零點信號，k為連續的多個過零點信號的個數，tKt2〈...〈^，并且仏^^隊^為一時間閾值，將所有合并信號及未合并的過零點信號組成最終峰值集合，其中，合并信號s(to)的表達式為:8αο)=Λ，即將多個過零點信號幅值進行平均，且，t0=(tl+t2+...+tk)/k，即將多個過零點信號的時刻值進行平均。以上所述的具體實施例，對本專利技術的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本專利技術的具體實施例而已，并不用于限制本專利技術，凡在本專利技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本專利技術的保護范圍之內?！局鳈囗棥?.，其特征在于，包括: S1，將傳感器檢測的原始信號進行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種傳感器信號峰值檢測方法，其特征在于，包括：S1，將傳感器檢測的原始信號進行帶通濾波，得到濾波信號；S2，對所述濾波信號進行求導，得到差分信號；S3，對所述差分信號進行平滑處理，得到平滑信號；S4，對所述平滑處理信號進行過零點檢測，得到信號的初始峰值集合；S5，對所述初始峰值集合進行約減，以去除偽峰值，從而得到最終峰值集合。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張大偉，陳添，劉保獻，王莉華，安欣欣，姜南，
申請(專利權)人：北京市環境保護監測中心，
類型：發明
國別省市：北京;11