METODA DŁUGOŚCI WIDMA W ILOŚCIOWEJ INTERPRETACJI WYBRANYCH WIDM OPTYCZNYCH
Martyna Wawrzyk
m.wawrzyk@pollub.plPolitechnika Lubelska, Szkoła doktorska (Polska)
http://orcid.org/0000-0002-0380-0949
Abstrakt
Do ilościowej interpretacji widm optycznych wykorzystuje się wiele różnych algorytmów. W typowych zagadnieniach spektroskopii laboratoryjnej wykorzystuje się m. in. metody regresji CLS, PCR PLS. Interpretacja widm to często proces wieloetapowy, w którym w zależności od rodzaju widm wykorzystuje się modyfikację poszczególnych metod regresji lub też stosuje się specjalne metody dedykowane. Jedną z takich metod jest algorytm długości konturu lub też długości widma. Jego podstawowa wersja jest bardzo prosta pod względem matematycznym. Została zaproponowana do analizy widm ze spektroskopii otwartej ścieżki OP-FTIR, dla której występują znaczące fluktuacje linii bazowej widma. Długość widma jest parametrem, który jest odwzorowany bezpośrednio na zawartość danego składnika gazowego. Niezależnie od algorytmu długości widma powstała metoda, w której długość różnicy dwóch widm (mierzonego i odniesienia) służy do porównania widm. Minimalna długość różnicy widm jest wskaźnikiem ich najlepszego dopasowania. W pracy porównane zostaną obydwa sposoby wykorzystania długości widma: jako parametru bezpośrednio lub pośrednio wskazującego wielkość poszukiwaną na podstawie widma. Przeanalizowany zostanie algorytm długości widma jako cyfrowy filtr różniczkujący posiadający określoną charakterystykę częstotliwościową. Przeanalizowane zostanie zagadnienie wykorzystania bardziej zaawansowanego filtru różniczkującego oraz możliwość uwzględnienia w wyborze i projektowaniu filtra widma częstotliwościowego optycznego sygnału spektralnego. Kolejno poruszanym zagadnieniem będzie analiza metody długości widma w przypadku tzw. kalibracji syntetycznej polegającej na wykorzystaniu jako widm wzorcowych widm pochodzących z symulacji wykorzystujących bazę danych Hitran. Przeanalizowany numerycznie zostanie problem wpływu kształtu odpowiedzi instrumentu pomiarowego na syntetyczne widma i wyniki wyznaczania zawartości składników metodą minimalizacji długości różnicy widm.
Słowa kluczowe:
OP-FTIR, widma optyczne, ilościowa analiza, cyfrowe filtry różniczkująceBibliografia
Bak J.: Retrieving CO concentrations from FT-IR spectra with nonmodeled interferences and fluctuating baselines using PCR model parameters. Applied Spectroscopy 55(5), 2001, 591–597.
DOI: https://doi.org/10.1366/0003702011952208
Google Scholar
Bochentyn B., Błaszczak P.: Carbon (II) oxide (CO) calibration set of FTIR spectra [Data set]. Gdańsk University of Technology. 2021 [http://doi.org/10.34808/nnej-je87].
Google Scholar
Bochentyn B., Błaszczak P.: Methane (CH4) calibration set of FTIR spectra [Data set]. Gdańsk University of Technology. 2021 [http://doi.org/10.34808/4vzx-0y14].
Google Scholar
Chlipała M., Błaszczak P., Wang S. F., Jasiński P., Bochentyn B.: In situ study of a composition of outlet gases from biogas fuelled Solid Oxide Fuel Cell performed by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy. International Journal of Hydrogen Energy 44(26), 2019, 13864–13874.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.03.243
Google Scholar
Cięszczyk S.: A local model and calibration set ensemble strategy for open-path FTIR gas measurement with varying temperature. Metrology and Measurement Systems 20(3), 2013, 513–524.
DOI: https://doi.org/10.2478/mms-2013-0044
Google Scholar
Cięszczyk S., Harasim D., Kisała P.: A novel simple TFBG spectrum demodulation method for RI quantification. IEEE Photonics Technology Letters 29(24), 2017, 2264–2267.
DOI: https://doi.org/10.1109/LPT.2017.2768601
Google Scholar
Gautam R., Vanga S., Ariese F., Umapathy S.: Review of multidimensional data processing approaches for Raman and infrared spectroscopy. EPJ Techniques and Instrumentation 2(1), 2015, 1–38.
DOI: https://doi.org/10.1140/epjti/s40485-015-0018-6
Google Scholar
Griffith D. W., Pöhler D., Schmitt S., Hammer S., Vardag S. N., Platt U.: Long open-path measurements of greenhouse gases in air using near-infrared Fourier transform spectroscopy. Atmospheric Measurement Techniques 11(3), 2018, 1549–1563.
DOI: https://doi.org/10.5194/amt-11-1549-2018
Google Scholar
Hill C., Gordon I. E., Kochanov R. V., Barrett L., Wilzewski J. S., Rothman L. S.: HITRANonline: An online interface and the flexible representation of spectroscopic data in the HITRAN database. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 177, 2016, 4–14.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2015.12.012
Google Scholar
Kozlov D., Besov A.: Method of spectral subtraction of gas-phase Fourier transform infrared (FT-IR) spectra by minimizing the spectrum length. Applied Spectroscopy 65(8), 2011, 918–923.
DOI: https://doi.org/10.1366/11-06281
Google Scholar
Lin C. H., Grant R. H., Heber A. J., Johnston C. T.: Application of open-path Fourier transform infrared spectroscopy (OP-FTIR) to measure greenhouse gas concentrations from agricultural fields. Atmospheric Measurement Techniques 12(6), 2019, 3403–3415.
DOI: https://doi.org/10.5194/amt-12-3403-2019
Google Scholar
Mroczka J. (red.): Problemy metrologii elektronicznej i fotonicznej. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wroclawskiej, Wrocław 2008.
Google Scholar
Oppenheimer C., Kyle P. R.: Probing the magma plumbing of Erebus volcano, Antarctica, by open-path FTIR spectroscopy of gas emissions. Journal of Volcanology and Geothermal Research 177(3), 2008, 743–754.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2007.08.022
Google Scholar
Roggo Y., Chalus P., Maurer L., Lema-Martinez C., Edmond A., Jent N.: A review of near infrared spectroscopy and chemometrics in pharmaceutical technologies. Journal of Pharmaceutical and Biomedicalanalysis 44(3), 2007, 683–700.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpba.2007.03.023
Google Scholar
Rothman L. S., Gordon I. E., Barber R. J. et al.: HITEMP, the high-temperature molecular spectroscopic database. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 111(15), 2010, 2139–2150.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2010.05.001
Google Scholar
Sung L. Y., Lu C. J.: A single-beam titration method for the quantification of open-path Fourier transform infrared spectroscopy. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 145, 2014, 43–49.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2014.04.016
Google Scholar
Autorzy
Martyna Wawrzykm.wawrzyk@pollub.pl
Politechnika Lubelska, Szkoła doktorska Polska
http://orcid.org/0000-0002-0380-0949
Statystyki
Abstract views: 182PDF downloads: 126
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Inne teksty tego samego autora
- Małgorzata Plechawska-Wójcik, Kinga Wesołowska, Martyna Wawrzyk, Monika Kaczorowska, Mikhail Tokovarov, ANALIZA WPŁYWU DOBORU ODPROWADZEŃ REFERENCYJNYCH ZAPISU EEG NA UZYSKANE WIDMO , Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska: Tom 7 Nr 2 (2017)
