用于氣體吸收頻譜檢測(cè)的校準(zhǔn)方案的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于氣體吸收頻譜檢測(cè)的校準(zhǔn)方案。一種用于從傳輸頻譜移除背景的技術(shù)，其包含：確定(402)檢測(cè)器的性能特性；測(cè)量(404)包含吸收線的傳輸頻譜；確定(406)氣體池的性能特性；及通過組合所述傳輸頻譜與所述檢測(cè)器的所述性能特性及所述氣體池的所述性能特性而從所述傳輸頻譜移除(408)背景頻譜。
【專利說明】用于氣體吸收頻譜檢測(cè)的校準(zhǔn)方案

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明一般來說涉及一種用于氣體吸收頻譜檢測(cè)的校準(zhǔn)方案。

【背景技術(shù)】
[0002]頻譜及頻譜儀可用作各種測(cè)量及參考工具。此類工具可對(duì)幾乎任一形式的物質(zhì)使用大量測(cè)量技術(shù)。測(cè)量技術(shù)可取決于所關(guān)注的材料，所述材料可決定何種頻率/波長(zhǎng)可最適于測(cè)量。舉例來說，頻譜儀可適于測(cè)量發(fā)射或吸收頻譜。此外，吸收頻譜儀可特定尋找材料的特性吸收線。吸收線可用于從一系列已知頻譜識(shí)別未知物質(zhì)，或吸收線可用于檢測(cè)樣本中的已知物質(zhì)的量。一般來說，頻譜原理可用于各種測(cè)量或用于基于頻率或波長(zhǎng)界定參考。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一種用于從傳輸頻譜移除背景的技術(shù)，其包含:確定檢測(cè)器的性能特性；測(cè)量包含吸收線的傳輸頻譜；確定氣體池的性能特性；及通過組合所述傳輸頻譜與所述檢測(cè)器的所述性能特性及所述氣體池的所述性能特性而從所述傳輸頻譜移除背景頻譜。
[0004]一種用于從經(jīng)測(cè)量頻譜移除背景頻譜的系統(tǒng)，其包含:吸收池，其含有氣體；射頻(RF)發(fā)射器，其用以將RF信號(hào)發(fā)射穿過所述吸收池；檢測(cè)器，其用以接收所述RF信號(hào)；及控制模塊，其耦合到所述發(fā)射器及所述檢測(cè)器。所述控制模塊用以:估計(jì)所述檢測(cè)器的性能特性及所述氣體池的性能特性；測(cè)量所述吸收池中的所述氣體的傳輸頻譜；及組合所述傳輸頻譜與所述氣體池及所述檢測(cè)器的所述性能特性以從所述傳輸頻譜移除背景頻譜。
[0005]一種頻譜儀，其包含:吸收池，其含有氣體；射頻(RF)發(fā)射器，其用以將RF信號(hào)發(fā)射到所述吸收池中；RF接收器，其用以接收所述RF信號(hào)；及RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊，其耦合到所述發(fā)射器及所述接收器。所述RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊用以:產(chǎn)生所述RF信號(hào)；檢測(cè)由所述接收器接收的所述RF信號(hào)；及基于所述所接收RF信號(hào)測(cè)量傳輸頻譜，其中所述經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜包含所述氣體的吸收線及背景頻譜。所述RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊還用以:從所述傳輸頻譜移除所述背景頻譜從而留下吸收線頻譜，其中所述移除所述背景頻譜校準(zhǔn)了所述頻譜儀；基于所述吸收線頻譜產(chǎn)生誤差信號(hào)；及調(diào)整所述所發(fā)射RF信號(hào)以鎖定所述吸收線頻譜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]針對(duì)本發(fā)明的示范性實(shí)施例的詳細(xì)說明，現(xiàn)在將參考所附圖式，其中:
[0007]圖1展示根據(jù)各種實(shí)例的實(shí)施校準(zhǔn)與誤差校正方案的頻譜儀100的框圖；
[0008]圖2展示根據(jù)各種實(shí)例的頻譜儀100的另一框圖；
[0009]圖3展示根據(jù)各種實(shí)例的表示誤差信號(hào)的實(shí)施方案且用以產(chǎn)生等于吸收線的中心頻率的振蕩器頻率的控制系統(tǒng)的框圖；及
[0010]圖4是根據(jù)本文中所論述的各種實(shí)例的用于實(shí)施校準(zhǔn)與補(bǔ)償方案的方法400的流程圖。
[0011]符號(hào)及命名法
[0012]遍及以下說明及權(quán)利要求書使用特定術(shù)語來指特定系統(tǒng)組件。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，公司可以不同名稱提及一組件。本文件不打算區(qū)分在名稱但非功能上不同的組件。在以下論述中及在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包含(including) ”及“包括(comprising)”是以開放式方式使用的，且因此應(yīng)解釋為意指“包含但不限于…”。此外，術(shù)語“耦合(couple或couples) ”打算意指間接或直接連接。因此，如果第一裝置耦合到第二裝置，那么所述連接可通過直接連接或通過經(jīng)由其它裝置及連接的間接連接。

【具體實(shí)施方式】
[0013]以下論述針對(duì)于本發(fā)明的各種實(shí)施例。雖然這些實(shí)施例中的一或多者可為優(yōu)選的，但所揭示的實(shí)施例不應(yīng)被解釋為或以其它方式用作限制包含權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍。另外，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，以下說明具有廣泛應(yīng)用，且對(duì)任一實(shí)施例的論述僅意欲為所述實(shí)施例的示范性的，且不打算暗示包含權(quán)利要求書的本發(fā)明的范圍限于所述實(shí)施例。
[0014]頻譜系統(tǒng)可需要校準(zhǔn)來確保測(cè)量的準(zhǔn)確性并校準(zhǔn)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)允許調(diào)整經(jīng)測(cè)量頻譜以移除可不利地影響測(cè)量的任何固有系統(tǒng)特性。校準(zhǔn)可在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)或在運(yùn)行時(shí)間期間周期性地執(zhí)行以確保測(cè)量的保真度，但校準(zhǔn)可需要可能不適于緊湊便攜式頻譜系統(tǒng)的輔助設(shè)備。
[0015]當(dāng)執(zhí)行(例如)氣體的傳輸頻譜并搜索精細(xì)吸收細(xì)節(jié)時(shí),背景頻譜可通過使此類精細(xì)吸收細(xì)節(jié)模糊而干擾分析過程。如本文中所使用，背景頻譜與測(cè)量系統(tǒng)的性能特性相關(guān)，或更具體來說與頻譜儀相關(guān)。為了在不具有背景系統(tǒng)的噪聲的情況下獲得所關(guān)注的精細(xì)吸收細(xì)節(jié)，從傳輸頻譜移除背景頻譜可為有幫助的。按常規(guī)，為了移除背景頻譜，可實(shí)施兩步驟過程。首先，在于系統(tǒng)中無所關(guān)注的氣體的情況下測(cè)量頻譜以獲得背景頻譜(即，系統(tǒng)的頻譜數(shù)據(jù)特性)。其次，可接著在于系統(tǒng)中具有所關(guān)注的氣體的情況下測(cè)量傳輸頻譜。或者，可顛倒所述兩個(gè)步驟。接著，可從經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜移除背景頻譜以獲得僅所關(guān)注的氣體的頻譜。一般來說，可需要將背景頻譜及經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜去卷積，但按常規(guī)可由于計(jì)算的簡(jiǎn)易而執(zhí)行減法。
[0016]在移除背景頻譜之后，可由頻譜系統(tǒng)更容易地分析并跟蹤所關(guān)注的氣體的吸收線。然而，為了跟蹤吸收線，可需要反饋使得探測(cè)能量(舉例來說，射頻(RF)信號(hào))被連續(xù)地調(diào)整使得吸收線總是被頻譜系統(tǒng)監(jiān)視。如本文中所使用，“鎖定”或“跟蹤”(及其變化形式)可指吸收線被頻譜系統(tǒng)連續(xù)地測(cè)量或監(jiān)視使得吸收線的中心頻率被知曉。反饋可呈饋入到引導(dǎo)在其下發(fā)出RF信號(hào)的頻率的RF產(chǎn)生器中的誤差信號(hào)的形式。
[0017]本文中揭示使得能夠從經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜移除背景頻譜(其中背景頻譜基于頻譜儀系統(tǒng)的性能特性)的系統(tǒng)及方法。頻譜儀可估計(jì)氣體吸收池的性能特性及檢測(cè)器的性能特性。接著，可將所述性能特性與經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜組合以從經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜移除背景頻譜。頻譜儀可接著使用不具有背景頻譜的經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜來產(chǎn)生用于跟蹤或鎖定傳輸頻譜的特征的誤差信號(hào)。
[0018]圖1展示根據(jù)各種實(shí)例的實(shí)施校準(zhǔn)與誤差校正方案的頻譜儀100的框圖。頻譜儀100可包括氣體吸收池102 (池102)、檢測(cè)與控制模塊104、射頻(RF)接收器106及RF發(fā)射器108。池102可含有可在各種頻率下展現(xiàn)特性吸收線的氣體(例如空氣或水蒸氣)。RF發(fā)射器108可耦合到檢測(cè)與控制模塊104且可將RF信號(hào)發(fā)射到池102中。發(fā)射到池102中的RF信號(hào)可在其退出池102時(shí)由RF接收器106接收。
[0019]檢測(cè)與控制模塊104可包含用以實(shí)施校準(zhǔn)與誤差校正方案的功能中的許多功能?？稍陬l譜儀100啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行校準(zhǔn)過程，或可周期性地運(yùn)行校準(zhǔn)過程以確保其準(zhǔn)確性。如果頻譜儀100的環(huán)境條件(例如，池102的溫度及/或壓力)改變，那么可周期性地運(yùn)行校準(zhǔn)過程以考慮到由于環(huán)境因素可對(duì)頻譜儀100具有的影響而引起的此類改變。對(duì)環(huán)境因素的改變可影響背景頻譜及吸收線，從而迫使重新校準(zhǔn)頻譜儀100。舉例來說，如果池102經(jīng)歷溫度的增加，那么含于其內(nèi)的氣體可經(jīng)歷能量的對(duì)應(yīng)增加。能量的增加可在經(jīng)測(cè)量頻譜中表現(xiàn)在吸收線的增寬及可干擾吸收線的測(cè)量的背景頻譜的改變。
[0020]除池102之外，包含于檢測(cè)與控制模塊104中的檢測(cè)器也可影響背景頻譜。檢測(cè)器的固有性能特性可由于其可賦予所接收信號(hào)的直流(DC)偏移及特性響應(yīng)率而影響背景頻譜。檢測(cè)器的響應(yīng)率可為檢測(cè)器的輸入-輸出增益的度量。
[0021]為了測(cè)量傳輸頻譜，頻譜儀100可實(shí)施用于測(cè)量頻譜的各種調(diào)制方案。頻譜儀可使用(舉例來說)振幅調(diào)制(AM)、頻率調(diào)制(FM)或頻移鍵控(FSK)來幫助檢測(cè)探測(cè)能量、RF信號(hào)。舉例來說，如果使用FSK，那么檢測(cè)與控制模塊104可在不同頻率下產(chǎn)生兩個(gè)相異RF音調(diào)(音調(diào)I及音調(diào)2)，其中兩個(gè)音調(diào)分離開設(shè)定頻率范圍(例如，小于一兆赫茲)。一般來說，兩個(gè)音調(diào)的頻率分離可經(jīng)設(shè)定以對(duì)應(yīng)于所要吸收線的線寬度。接著，兩個(gè)音調(diào)可以50%工作循環(huán)交替地發(fā)射且在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，掃掠跨越一頻率范圍以檢測(cè)所關(guān)注的吸收線。所關(guān)注的吸收線可視為在對(duì)應(yīng)于兩個(gè)音調(diào)的所接收信號(hào)之間的差為零時(shí)找到。舉例來說，在處于音調(diào)2的頻率的經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)減處于音調(diào)I的頻率的經(jīng)測(cè)量數(shù)據(jù)為零時(shí)。此計(jì)算可表示吸收線的粗略檢測(cè)，其可在使用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)來補(bǔ)償測(cè)量時(shí)細(xì)化。接著，一旦細(xì)化了吸收線的檢測(cè)，便可產(chǎn)生誤差信號(hào)以鎖定吸收線。
[0022]圖2展示根據(jù)如本文中所論述的各種實(shí)例且用以實(shí)施校準(zhǔn)與誤差校正方案的頻譜儀100的框圖。頻譜儀100被展示為包含與圖1中所描述相同的組件，其具有對(duì)檢測(cè)與控制模塊104的擴(kuò)展的說明。檢測(cè)與控制模塊104可進(jìn)一步包括信號(hào)產(chǎn)生器202、校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204、誤差校正產(chǎn)生單元206及檢測(cè)器208。信號(hào)產(chǎn)生器202可用于產(chǎn)生由RF發(fā)射器108發(fā)射的RF信號(hào)。此外，RF信號(hào)產(chǎn)生器202可產(chǎn)生上文所論述的兩個(gè)FSK音調(diào)。
[0023]檢測(cè)器208可耦合到RF接收器106及校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204。檢測(cè)器208可測(cè)量來自兩個(gè)FSK音調(diào)的所接收信號(hào)且可將所述信息用于檢測(cè)池102中的氣體的吸收線。對(duì)應(yīng)于兩個(gè)FSK音調(diào)的所接收信號(hào)的量值可包含吸收線的簽名信息以及處于所述頻率的背景頻譜兩者。為了使校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204從信號(hào)移除背景頻譜，頻譜儀100可起始校準(zhǔn)程序。如所提及，可在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)或周期性地運(yùn)行校準(zhǔn)程序。校準(zhǔn)程序可涉及估計(jì)池102及檢測(cè)器208的性能特性。
[0024]為了估計(jì)池102的性能特性，校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204可使在吸收線附近的經(jīng)測(cè)量頻譜與低階多項(xiàng)式擬合。當(dāng)使頻譜與低階多項(xiàng)式擬合時(shí)，單元204可忽略吸收線使得吸收線不影響所述多項(xiàng)式。在一階多項(xiàng)式或直線的情形中，此估計(jì)過程將形成斜率m及y截距b。這兩個(gè)值可用于表示池102的性能特性。
[0025]為了估計(jì)可為例如包絡(luò)檢測(cè)器或平方律檢測(cè)器的檢測(cè)器的檢測(cè)器208的性能特性，可估計(jì)DC偏移及檢測(cè)器的響應(yīng)率。DC偏移可為檢測(cè)器給所接收RF信號(hào)的量值添加多少DC電壓的度量。DC偏移還可通過將輸出電壓對(duì)輸入功率繪圖并從此曲線圖的線性部分往回外推到y(tǒng)軸(其可以電壓為單位)而確定。此外推跨越y(tǒng)軸所處的點(diǎn)可為檢測(cè)器的DC偏移。響應(yīng)率可為檢測(cè)器208的每輸入功率的增益的度量且可以啟發(fā)方式確定或從檢測(cè)器的數(shù)據(jù)表輸入。
[0026]一旦已估計(jì)校準(zhǔn)值，便可補(bǔ)償由頻譜儀100執(zhí)行的后續(xù)測(cè)量以從所述測(cè)量移除背景頻譜。以下公式為每頻率的測(cè)量的模型:
[0027]y(f) = Rv(mf+b)t(f)Pin+yDC (方程式 I)
[0028]其中
[0029]Pin為輸入到吸收池的功率；
[0030]t(f)為吸收線傳輸且被假設(shè)為I (即，無吸收)，因此吸收線不包含于測(cè)量中(即，其并非校準(zhǔn)及補(bǔ)償計(jì)算的一部分)；
[0031]m為與經(jīng)測(cè)量頻譜擬合的一階多項(xiàng)式的斜率；
[0032]b為與經(jīng)測(cè)量頻譜擬合的一階多項(xiàng)式的y截距；
[0033]yDC為檢測(cè)器的DC偏移；
[0034]Rv為檢測(cè)器的響應(yīng)率；且
[0035]y(f)為處于頻率f的經(jīng)測(cè)量傳輸且包含吸收線及背景頻譜。
[0036]因此，處于兩個(gè)FSK音調(diào)(音調(diào)I及音調(diào)2)的吸收線頻譜的量值在補(bǔ)償(即，移除背景頻譜)之后變?yōu)?
[0037]t (f) = [y (fi) -yDC] / [Rv (mf^+b) Pin] (方程式 2)
[0038]及
[0039]t (f2) = [y (f2) -yDC] / [Rv (mf2+b) Pin] (方程式 3)
[0040]其中
[0041]為FSK音調(diào)一(音調(diào)I)，且f2為FSK音調(diào)二(音調(diào)2);且
[0042]Hf1)為在音調(diào)I發(fā)射時(shí)由檢測(cè)器208獲得的DC耦合的測(cè)量，且y(f2)為在音調(diào)2發(fā)射時(shí)由檢測(cè)器208獲得的DC耦合的測(cè)量。因此，在兩個(gè)FSK音調(diào)下采取的經(jīng)補(bǔ)償測(cè)量由t(fi)及 t(f2)表示。
[0043]誤差校正產(chǎn)生器206可耦合到校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204及信號(hào)產(chǎn)生器202。一旦所關(guān)注的吸收線已由頻譜儀100檢測(cè)，誤差校正產(chǎn)生器206便可接著使用經(jīng)補(bǔ)償值t (f\)及t (f2)連續(xù)地調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生器202以鎖定吸收線。兩個(gè)FSK音調(diào)之間的中心頻率可在吸收線由頻譜儀100鎖定時(shí)與吸收線的中心頻率一致。在此情境中，對(duì)應(yīng)于吸收線的中心頻率的頻率可由其它電子組件用作參考頻率。誤差信號(hào)可由誤差校正產(chǎn)生器206計(jì)算且可通過從方程式3減去方程式2(即，t(f2)-t(fi))表示。此計(jì)算的結(jié)果可表示所要誤差信號(hào)且可以電壓為單位?？尚枰壤驍?shù)來將誤差信號(hào)從電壓?jiǎn)挝晦D(zhuǎn)換為頻率單位，因此可調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生器 202。
[0044]圖3展示根據(jù)各種實(shí)例的表示誤差信號(hào)的實(shí)施方案且用以產(chǎn)生等于吸收線的中心頻率的振蕩器頻率的控制系統(tǒng)的框圖。控制系統(tǒng)300可包括具有補(bǔ)償?shù)恼`差信號(hào)產(chǎn)生與鎖定塊302、轉(zhuǎn)換塊306及積分器塊312。控制系統(tǒng)300將f,ef描繪為左側(cè)的輸入。f,ef符號(hào)可表示控制系統(tǒng)嘗試跟蹤的參考頻率使得頻率f*。等于fref。頻率可為由頻譜儀100檢測(cè)并跟蹤的吸收線的中心頻率。舉例來說，如果池102中的氣體為水蒸氣，那么fMf可對(duì)應(yīng)于水的183.31GHz吸收線的頻率。
[0045]塊302可為誤差信號(hào)產(chǎn)生器206或校準(zhǔn)與補(bǔ)償單元204同誤差信號(hào)產(chǎn)生器206的組合。塊302的輸出可為與fMf之間的差，其可在其相等時(shí)為零但可在不相等時(shí)為t (4)3(4)304。誤差信號(hào)t (4)3(4)304可對(duì)應(yīng)于誤差產(chǎn)生器206的輸出。誤差信號(hào)七&2)4況)304可表示所測(cè)量的吸收線的中心頻率同兩個(gè)FSK音調(diào)(音調(diào)I與音調(diào)2)之間的中間點(diǎn)之間的差。如此，控制系統(tǒng)300可用于將兩個(gè)音調(diào)之間的中心頻率驅(qū)動(dòng)為等于吸收線的中心頻率。然而，如上文所提及，t(f2)-t(fi)的單位可為以伏為單位。因此，可使用轉(zhuǎn)換因數(shù)來將以伏為單位的誤差信號(hào)轉(zhuǎn)換為Hz使得可調(diào)整信號(hào)產(chǎn)生器202。轉(zhuǎn)換因數(shù)由^306表示，其可將誤差信號(hào)t(f2)-t(fi)從伏特轉(zhuǎn)換為以Hz為單位的頻率誤差308。
[0046]積分器310包含另一因數(shù)k2312，其可與1^306相反。通過將k2312配置為與1^306相反，積分器310的響應(yīng)時(shí)間可處于最大值使得頻譜儀100以很少延遲對(duì)吸收線的中心頻率的改變做出響應(yīng)，從而形成fosc的穩(wěn)定值。
[0047]圖4是根據(jù)本文中所論述的各種實(shí)例的用于實(shí)施校準(zhǔn)與補(bǔ)償方案的方法400的流程圖。方法400在步驟402處以確定檢測(cè)器(例如檢測(cè)器208)的性能特性開始。檢測(cè)器208的性能特性可包含檢測(cè)器208的響應(yīng)率及DC偏移。方法400在步驟404處以測(cè)量包含吸收線的傳輸頻譜繼續(xù)。方法400在步驟406處以確定氣體池(例如池102)的性能特性繼續(xù)。可通過使在吸收線附近的經(jīng)測(cè)量頻譜與低階多項(xiàng)式擬合而確定池102的性能特性。一階多項(xiàng)式的斜率及I截距可表示池102的性能特性。
[0048]方法400接著在步驟408處以通過組合吸收頻譜與檢測(cè)器的性能特性及氣體池的性能特性而從傳輸頻譜移除背景頻譜結(jié)束。通過組合氣體池(例如池102)及檢測(cè)器(例如檢測(cè)器208)的性能特性與經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜，可從經(jīng)測(cè)量頻譜移除背景頻譜，從而留下池102中的氣體的傳輸頻譜。可使用上文方程式2及方程式3實(shí)施傳輸頻譜與性能特性的組合。因此，實(shí)施所述兩個(gè)方程式可允許頻譜儀100連續(xù)地補(bǔ)償在兩個(gè)FSK音調(diào)(音調(diào)I及音調(diào)2)下做出的測(cè)量。
[0049]以上論述意欲說明本發(fā)明的原理及各種實(shí)施例。一旦完全了解以上揭示內(nèi)容，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員便將顯而易見眾多變化及修改。打算所附權(quán)利要求書解釋為囊括所有此類變化及修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于從傳輸頻譜移除背景的方法，其包括: 確定(402)檢測(cè)器的性能特性； 測(cè)量(404)包含吸收線的傳輸頻譜； 確定(406)氣體池的性能特性；及 通過組合所述傳輸頻譜與所述檢測(cè)器的所述性能特性及所述氣體池的所述性能特性而從所述傳輸頻譜移除(408)背景頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述檢測(cè)器的所述性能特性包括:估計(jì)所述檢測(cè)器的響應(yīng)率及DC偏移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定所述氣體池的所述性能特性包括:使在所述吸收線附近的所述傳輸頻譜與多項(xiàng)式擬合，所述氣體池的所述性能特性由所述多項(xiàng)式的斜率及I截距表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括確定所述吸收線的邊緣頻率，其中所述邊緣頻率對(duì)應(yīng)于所述吸收線的所述傳輸頻譜的最大斜率點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其進(jìn)一步包括計(jì)算所述吸收線的所述邊緣頻率的商。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其進(jìn)一步包括計(jì)算兩個(gè)邊緣頻率的所述商之間的差，其中所述兩個(gè)邊緣頻率的所述商之間的所述差為誤差信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中使用所述誤差信號(hào)來跟蹤所述吸收線。
8.一種用于從經(jīng)測(cè)量頻譜移除背景頻譜的系統(tǒng)，其包括: 吸收池(102)，其含有氣體； 射頻RF發(fā)射器(108)，其用以將RF信號(hào)發(fā)射穿過所述吸收池； 檢測(cè)器(106)，其用以接收所述RF信號(hào)；及 控制模塊(104)，其耦合到所述發(fā)射器及所述檢測(cè)器以: 估計(jì)所述檢測(cè)器的性能特性及所述氣體池的性能特性； 測(cè)量所述吸收池中的所述氣體的傳輸頻譜；及 組合所述傳輸頻譜與所述氣體池及所述檢測(cè)器的所述性能特性以從所述傳輸頻譜移除背景頻譜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊鎖定所述傳輸頻譜的吸收線。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊通過使在所述吸收線附近的所述傳輸頻譜與多項(xiàng)式擬合而估計(jì)所述氣體池的所述性能特性，其中所述多項(xiàng)式的斜率及y截距表示所述氣體池的所述性能特性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊確定所述檢測(cè)器的響應(yīng)率及DC偏移以估計(jì)所述檢測(cè)器的所述性能特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊從所述傳輸頻譜減去所述DC偏移，接著將所述減法的結(jié)果除以所述響應(yīng)率、所述氣體池的所述性能特性、一頻率與輸入功率的乘積以從處于所述頻率的所述傳輸頻譜移除所述背景頻譜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊確定所述吸收線的傳輸線頻譜的邊緣頻率，且所述邊緣頻率對(duì)應(yīng)于所述吸收線的所述傳輸頻譜的最大斜率點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊從處于所述吸收線的所述邊緣頻率的所述傳輸頻譜移除所述背景頻譜。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊通過針對(duì)所述邊緣頻率取不具有所述背景頻譜的所述傳輸頻譜的差而產(chǎn)生誤差信號(hào)。
16.一種頻譜儀，其包括: 吸收池，其含有氣體； 射頻RF發(fā)射器，其用以將RF信號(hào)發(fā)射到所述吸收池中； RF接收器，其用以接收所述RF信號(hào)；及 RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊，其耦合到所述發(fā)射器及所述接收器以: 產(chǎn)生所述RF信號(hào)； 檢測(cè)由所述接收器接收的所述RF信號(hào)； 基于所述所接收RF信號(hào)測(cè)量傳輸頻譜，其中所述經(jīng)測(cè)量傳輸頻譜包含所述氣體的吸收線及背景頻譜； 從所述傳輸頻譜移除所述背景頻譜從而留下吸收線頻譜，其中所述移除所述背景頻譜校準(zhǔn)了所述頻譜儀； 基于所述吸收線頻譜產(chǎn)生誤差信號(hào)；及 調(diào)整所述所發(fā)射RF信號(hào)以鎖定所述吸收線頻譜。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻譜儀，其中所述RF信號(hào)為兩個(gè)頻移鍵控FSK調(diào)制音調(diào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的頻譜儀，其中所述背景頻譜為所述吸收池及所述RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊的性能特性的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的頻譜儀，其中所述RF信號(hào)產(chǎn)生與檢測(cè)模塊使所述吸收線頻譜與多項(xiàng)式擬合，且所述多項(xiàng)式的斜率及y截距表示所述吸收池的所述性能特性。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頻譜儀，其中所述誤差信號(hào)為在已移除所述背景頻譜之后計(jì)算的處于所述兩個(gè)FSK調(diào)制音調(diào)的吸收頻譜值之間的差。
【文檔編號(hào)】G01N22/00GK104237258SQ201410256989
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月12日
【發(fā)明者】菲利普·米歇爾·納多, 巴赫爾·S·哈龍, 斯里納特·馬圖爾·拉馬斯瓦米 申請(qǐng)人:德州儀器公司