[发明专利]基于CVAFS法测量火电厂烟气汞浓度的信号处理方法

摘要

本发明提供一种基于CVAFS法测量火电厂烟气汞浓度的信号处理方法。本发明的方法包括：汞分析仪输出电压信号的获取；电压信号数据的预处理；电压曲线进行分段多项式拟合；针对拟合出的多项式建立对应的状态空间方程；对于含噪信号进行多模型扩展卡尔曼滤波处理。本发明用于基于CVAFS法火电厂烟气汞浓度在线监测领域中系统精确机理模型难以确定的情况，可以通过本发明实现光电倍增管输出信号的滤波处理，方法简单易实施，滤波效果好。

主权项

1.一种基于CVAFS法测量火电厂烟气汞浓度的信号处理方法，其特征在于：该方法包括：汞分析仪输出电压信号的获取；电压信号数据的预处理；电压曲线进行分段多项式拟合；针对拟合出的多项式建立对应的状态空间方程；对于含噪信号进行多模型扩展卡尔曼滤波处理；所述汞分析仪输出电压信号的获取来自于用于检测痕量汞所产生的荧光强度的光电倍增管的硬件滤波处理后的输出电压信号；所述电压信号数据预处理包括如下步骤：S11、从获取的几个波峰中，随机找一个峰，在满足香农采样定理的前提下，获取电压样本值；S12、根据获取的电压样本值绘制出对应的电压曲线；所述电压曲线分段多项式拟合包括如下步骤：S21、根据电压曲线的特性，对电压曲线进行分段处理，分界点为峰值处，将峰分为上升峰和下降峰；S22、针对上升峰和下降峰分别进行多项式拟合，拟合的阶数从1到6，通过对拟合曲线函数的复杂度及拟合精度二者综合考虑，确定恰当的阶数，其中多项式拟合方法通过MATLAB中polyfit函数来实现，用均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE来检验整体的拟合效果，RMSE和MAE的表达式如下：其中，N为样本个数，yi为第i个拟合后的电压值，为第i个样本电压真实值；所述建立系统状态空间方程包括如下步骤：S31、根据拟合的多项式，确定状态空间方程中的状态量、状态矩阵、观测量和观测矩阵；S32、通过对汞分析仪进行分析，确定电压信号中噪声的特性，从而在电压信号中添加此类噪声；所述多模型扩展卡尔曼滤波具体是针对所建立的两个状态空间方程，采用两个原理相同的扩展卡尔曼滤波算法，通过均方根误差RMSE和平均绝对误差MAE来检验整体的滤波效果，RMSE和MAE的表达式如下：其中，N为样本个数，Zi为第i个滤波处理后的电压值。