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1. (WO2017201919) NON-APPROXIMATE VOIGT PROFILE FITTING METHOD FOR ABSORPTION SPECTROSCOPY
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Pub. No.: WO/2017/201919 International Application No.: PCT/CN2016/098768
Publication Date: 30.11.2017 International Filing Date: 12.09.2016
IPC:
G01N 21/39 (2006.01)
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21
Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible, or ultra-violet light
17
Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
25
Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
31
Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
39
using tunable lasers
Applicants:
中国人民解放军装备学院 EQUIPMENT ACADEMY OF PLA [CN/CN]; 中国北京市 北京怀柔区八一路1号中国人民解放军装备学院宋俊玲 Junlin Song Equipment Academy of PLA, No.1 Bayi Steet, Huairou District Beijing 101416, CN
Inventors:
饶伟 RAO, Wei; CN
洪延姬 HONG, Yanji; CN
王广宇 WANG, Guangyu; CN
宋俊玲 SONG, Junlin; CN
Agent:
北京中政联科专利代理事务所(普通合伙) BEIJING LINKAW PATENT ATTORNEY LAW FIRM; 中国北京市 昌平区回龙观镇北清路1号院6号楼2单元309陈超 Chao Chen Rm.309, Unit 2, Apt.6, No.1 Beiqing Road, Huilongguan Town, Changping District Beijing 102206, CN
Priority Data:
201610346509.023.05.2016CN
Title (EN) NON-APPROXIMATE VOIGT PROFILE FITTING METHOD FOR ABSORPTION SPECTROSCOPY
(FR) PROCÉDÉ D'AJUSTEMENT DE PROFIL DE VOIGT NON APPROXIMATIF POUR SPECTROSCOPIE PAR ABSORPTION
(ZH) 一种用于吸收光谱测量的无近似Voigt线型拟合方法
Abstract:
(EN) Provided in the present invention is a Voigt profile fitting method employing no approximation step for the critical line shape fitting process in tunable semiconductor laser absorption spectroscopy, thus eliminating influences of approximation computation on accuracy of line shape fitting and absorption spectroscopy. The method is based on the least squares fitting principle, and comprises a Voigt profile computing step, a step of computing partial derivatives of a Voigt profile function, and a least squares fitting step. The method comprises: a first step, employing initialized spectrum parameters to compute a Gauss profile function and a Lorentz profile function, and employing the FFT method to compute a Voigt profile function; a second step, computing partial derivatives of the Voigt profile function with respect to profile parameters to be determined by fitting, wherein a partial derivative of the Voigt profile function with respect to a certain parameter is converted, by means of characteristics of convolution computation, into a partial derivative of the Gauss profile function or the Lorentz profile function with respect to said parameter, and then the partial derivative of the Voigt profile function with respect to said parameter is computed by means of the FFT method; and a third step, performing, by employing the Voigt profile function and the partial derivatives thereof with respect to the parameters to be determined by fitting in this least squares computation step and by employing a Voigt profile curve obtained from an actual measurement, least squares fitting computation, and determining, according to a merit function of the least squares fitting, whether to end least squares fitting computation or to return to the first step to perform another iteration.
(FR) La présente invention concerne un procédé d'ajustement de profil de Voigt n'utilisant pas d'étape d'approximation pour le processus d'ajustement de forme de ligne critique en spectroscopie par absorption laser à semi-conducteurs accordable, ce qui élimine des influences de calcul d'approximation sur la précision de l'ajustement de forme de ligne et la spectroscopie par absorption. Le procédé est basé sur le principe d'ajustement des moindres carrés, et comprend une étape de calcul de profil de Voigt, une étape de calcul de dérivées partielles d'une fonction de profil de Voigt, et une étape d'ajustement des moindres carrés. Le procédé comprend : une première étape consistant à utiliser des paramètres de spectre initialisés pour calculer une fonction de profil de Gauss et une fonction de profil de Lorentz, et utiliser le procédé de transformée de Fourier rapide (FFT) pour calculer une fonction de profil de Voigt ; une deuxième étape consistant à calculer des dérivées partielles de la fonction de profil de Voigt par rapport aux paramètres de profil à déterminer par ajustement, une dérivée partielle de la fonction de profil de Voigt par rapport à un certain paramètre étant convertie, au moyen de caractéristiques de calcul de convolution, en une dérivée partielle de la fonction de profil de Gauss ou de la fonction de profil de Lorentz par rapport audit paramètre, et la dérivée partielle de la fonction de profil Voigt par rapport audit paramètre est ensuite calculée au moyen du procédé de FFT ; et une troisième étape consistant à effectuer, en utilisant la fonction de profil de Voigt et ses dérivées partielles par rapport aux paramètres à déterminer par ajustement dans cette étape de calcul des moindres carrés et en utilisant une courbe de profil de Voigt obtenue à partir d'une mesure réelle, un calcul d'ajustement des moindres carrés, et déterminer, selon une fonction de mérite de l'ajustement des moindres carrés, s'il faut effectuer un calcul d'ajustement des moindres carrés ou revenir à la première étape pour effectuer une autre itération.
(ZH) 针对可调谐半导体激光吸收光谱技术中的线型拟合的关键环节,提供了一种没有任何近似步骤的Voigt线型拟合方法,从根本上消除了近似运算对线型拟合以及吸收光谱测量精度的影响。该方法基于最小二乘拟合原理,包括Voigt线型计算步骤、Voigt线型函数偏导数计算步骤、最小二乘拟合步骤。第一步,利用初始化光谱参数,计算Gauss线型函数和Lorentz线型函数,利用FFT方法计算Voigt线型函数;第二步,针对待拟合确定的线型参数,计算Voigt线型函数对这些参数的偏导数,利用卷积计算的性质,将Voigt线型函数对某参数的偏导数转换为Gauss线型函数或Lorentz线型函数对该参数的偏导数,然后再利用FFT方法运算获得Voigt线型函数对该参数的偏导数;第三步,将Voigt线型函数及其对待拟合参数的偏导数带入最小二乘算法步骤,利用实际测量的Voigt线型曲线,进行最小二乘拟合运算,根据最小二乘拟合的优值函数判断最小二乘拟合运算结束,还是返回到第一步进入下一次迭代运算。
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Publication Language: Chinese (ZH)
Filing Language: Chinese (ZH)