Выбор параметров цифровых фильтров при спектрофотометрических исследованиях

Автор: Бехтерев А.Н., Леднов А.Ю., Савинова Н.А.

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика @vestnik-susu-mmph

Рубрика: Физика

Статья в выпуске: 1 т.10, 2018 года.

Бесплатный доступ

В различных областях знаний при исследовании изменяющихся процессов, по отклику, получаемому с помощью физического прибора, анализируемый сигнал условно можно разделить на две компоненты: «полезный» сигнал и сигнал «помех». В частности при решении задач качественного и количественного спектрофотометрического анализа возникают проблемы искажения полос поглощения помехами различной природы: наличием нескомпенсированных спектров поглощения атмосферы, влиянием спектров адсорбированных на поверхности образца молекул, наличием интерференционных помех в тонких или многослойных объектах. Проведен сравнительный анализ влияния фильтрации модельного спектра поглощения медианным фильтром и фильтрами Савицкого-Голая нулевого-первого (SG0), второго-третьего (SG2), четвертого-пятого (SG4) порядков. Модельный спектр описывался контурами поглощения гауссовской и лоренцевской формы. По результатам численного эксперимента приведены рекомендации по оптимальной фильтрации экспериментальных спектров поглощения конденсированных сред с целью их последующего анализа и обработки: - для полного подавления полос поглощения «помех» предпочтительно применение медианного фильтра, при этом для гауссовского контура ширина окна фильтра должна быть в 5 раз больше полной ширины на половине высоты подавляемой полосы поглощения, а для контура лоренцевской формы это соотношение должно быть более 20. - изменение относительной интенсивности полосы поглощения «полезного» сигнала менее чем на 1 % реализуется при определенной относительной ширине окна. В случае гауссовской полосы поглощения относительная ширина окна для медианного фильтра должна составлять не более 0,2, для фильтров SG0 - 0,2, SG2 - 0,9, SG4 - 1,6. Для контура лоренцевской формы это соотношение должно быть для медианного фильтра не более 0,2, для фильтров SG0 - 0,2, SG2 - 0,7, SG4 - 1,1.

Еще

Цифровая фильтрация, форма линии поглощения, обработка сигналов, спектрофотометрия, спектроскопия

Короткий адрес: https://sciup.org/147158969

IDR: 147158969   |   DOI: 10.14529/mmph180107

Список литературы Выбор параметров цифровых фильтров при спектрофотометрических исследованиях

  • Bekhterev, A.N. A study of vibrational states in condensed carbon-based media/A.N. Bekhterev, V.M. Zolotarev//Optics and spectroscopy. -2006. -Vol. 101, no. 6. -P. 877-881.
  • Zolotarev, V.M. Optical researches of structural organization of axisymmetrical polycrystalline fibers/V.M. Zolotarev, A.N. Bekhterev//Proc. SPIE 6026, ICO20: Biomedical Optics. -January 11, 2006. -P. 60260-60268.
  • Automated quantitative spectroscopic analysis combining background subtraction, cosmic ray removal, and peak fitting/T.M. James, M. Schlösser, R.J. Lewis et al.//Appl. Spectrosc. -2013. -Vol. 67. -P. 949-959 DOI: 10.1366/12-06766
  • Felinger, A. Data analysis and signal processing in chromatography/A. Felinger//Elsevier Science B.V., 1998. -413 p.
  • Paradigm shifts in surface metrology. Part II. The current shift/X. Jiang, P.J. Scott, D.J. Whitehouse, L. Blunt//Proc. R. Soc. A. -2007. -Vol. 463. -P. 2071-2099.
  • Savitzky, A.M. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures/A.M. Savitzky, J.E. Golay//Analytical Chemistry. -1964. -Vol. 36, no 8. -P. 1627-1639.
  • Enke, C.G. Signal-to-noise ratio enhancement by least-squares polynomial smoothing/C.G. Enke, T.A. Nieman//Analytical Chemistry. -1976. -Vol. 48. -P. 705a-712a.
  • Ziegler, H. Properties of digital smoothing polynomial (DISPO) filters/H. Ziegler//Appl. Spectrosc. -1981. -Vol. 35. -P. 88-92.
  • Moore, A.W. Median filtering for removal of low-frequency background drift/A.W. Moore, J.W. Jorgenson//Analytical Chemistry. -1993. -Vol. 65. -P. 188-191.
Еще
Статья научная