Том 32, номер 03, статья № 2

Синица Л.Н., Щербаков А.П., Быков А.Д. Автоматическая обработка Фурье-спектров при использовании алгоритмов распознавания образов. // Оптика атмосферы и океана. 2019. Т. 32. № 03. С. 178–185.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Представлен программный пакет WxSpe, осуществляющий в автоматическом режиме поиск спектральных линий и восстановление их параметров (центров, интенсивностей, коэффициентов уширения и сдвига давлением отдельных линий или групп перекрывающихся линий). В пакете также реализован мультиспектральный подход, в котором параметры линий определяются из нескольких спектров. Разработанный программный пакет использует методы и алгоритмы теории распознавания образов и является обучаемым. Проведен численный анализ типичной ситуации, когда ширина аппаратной функции спектрометра оказывается сравнимой или даже больше, чем ширина линии. В качестве практически важного примера проведены измерения и анализ спектров поглощения чистого водяного пара в смеси с азотом в спектральной области около 0,59 мкм, представлено сравнение с результатами предыдущих измерений и расчетов.

Ключевые слова:

Фурье-спектроскопия, спектры поглощения водяного пара, центры спектральных линий, интенсивности спектральных линий, молекула Н216О, уширение, сдвиг линий

Список литературы:

1. Voigt W. Über das Gesetz Intensitätsverteilung inner halb der Linien eines Gasspektrums. München; Berlin: Sitzber. Bayr Akad., 1912. 603 p.
2. Раутиан С.Г., Собельман И.И. Влияние столкновений на доплеровское уширение спектральных линий // Успехи физ. наук. 1966. Т. 90. С. 209.
3. Ngo N.H., Lisak D., Tran H., Hartmann J.-M. An isolated line-shape model to go beyond the Voigt profile in spectroscopic databases and radiative transfer codes // J. Quant. Spectros. Radiat. Transfer. 2013. V. 129. P. 89.
4. Hartmann J.-M., Boulet C., Robert D. Collisional effects on molecular spectra // Laboratory Experiments and Models, Consequences for Applications. Amsterdam; Netherlands: Elsevier Science, 2008. 432 p.
5. Kochanov V.P. Combined effect of small- and large angle scattering collisions on a spectral line shape // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2015. V. 159. P. 32.
6. Tennyson J., Bernath P.F., Campargue A., Császár A.G., Daumont L., Gamache R.R., Hodges J.T., Lisak D., Naumenko O.V., Rothman L.S., Ha Tran, Zobov N.F., Buldyreva J., Boone C.D., De Vizia M.D., Gianfrani L., Hartmann J.-M., McPheat R., Weidmann D., Murray J., Ngoc Noa Ngo, Polyansky O.K. Recommended isolated-line profile for representing high-resolution spectroscopic transitions (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2014. V. 86, N 12. P. 1931–1943.
7. Benner D.C., Rinsland C.P., Malathy D.V., Devi V.M., Smith M.A.H., Atkins D. A multispectrum nonlinear least squares fitting technique // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1995. V. 53, N 6. P. 705.
8. Jacquemart D., Mandin J.-Y., Dana V., LRégalia-Jarlot. X. Thomas P., von der Heyden. Multispectrum fitting measurements of line parameters for 5-mm cold bands of acetylene // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2002. V. 75, N 4. P. 397–422.
9. Lyulin O.M. Determination of spectral line parameters from several absorption spectra with the MultiSpectrum fitting computer code // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, iss. 6. P. 487–495.
10. Айзерман М.А., Браверманн Э.И., Розоноэр Л.И. Метод потенциальных функций в задачах обучения машин. М.: Наука, 1970.
11. Левин Л.Л. Введение в теорию распознавания образов: учеб. пособие. Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 1982. 97 с.
12. Невельсон М.Б., Хасьминский Р.З. Стохастическая аппроксимация и рекуррентное оценивание. М.: Наука, 1972. 304 с.
13. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979. 288 с.
14. Эляшберг М.Е., Грибов Л.А., Серов В.В. Молекулярный спектральный анализ и ЭВМ. М.: Наука, 1980, 307 с.
15. Щербаков А.П. Применение методов теории распознавания образов для идентификации линий в колебательно-вращательных спектрах // Оптика атмосф. и океана. 1997. Т. 10, № 8. С. 947–958.
16. Круглова Т.В., Щербаков Т.В. Автоматический поиск линий в молекулярных спектрах на основе методов непараметрической статистики. Регуляризация в оценке параметров спектральных линий // Опт. и спектроск. 2011. Т. 111, № 3. С. 383.
17. Shcherbakov A.P., Pshenichnicov A.M. Computer-aided system for automatic peak searching and contour fitting in molecular spectra // SPIE. 2000. N 4341. P. 60–63.
18. Hase F., Blumenstock T., Paton-Walsh C.-P. Analysis of the instrumental line shape of high-resolution Fourier transform IR spectrometers with gas cell measurements and new retrieval software // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 15. P. 3417–3422.
19. Gordon I.E., Rothman L.S., Hill C., Kochanov R.V., Tan Y., Bernath P.F., Birk M., Boudon V., Campar-gue A., Chance K.V., Drouin B.J., Flaud J.-M., Gamache R.R., Hodges J.T., Jacquemart D., Perevalov V.I., Perrin A., Shine K.P., Smith M.-A.H., Tennyson J., Toon G.C., Tran H., Tyuterev V.G., Barbe A., Császár A.G., Devi V.M., Furtenbacher T., Harrison J.J., Hartmann J.-M., Jolly A., Johnson T.J., Karman T., Kleiner I., Kyuberis A.A., Loos J., Lyulin O.M., Massie S.T., Mikhailenko S.N., Moazzen-Ahmadi N., Müller H.S.P., Naumenko O.V., Nikitin A.V., Polyansky O.L., Rey M., Rotger M., Sharpe S.W., Sung K., Starikova E., Tashkun S.A., Auwera J. Vander, Wagner G., Wilzewski J., Wcisło P., Yu S., Zak E.J. The HITRAN2016 Molecular Spectroscopic Database // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2017. V. 203. P. 3–14.
20. Serdukov V.I., Sinitsa L.N. New features of an FT spectrometer using LED sources // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2016. V. 177. P. 248–252.
21. Coheur P.-F., Fally S., Carleer C., Clerbaux C., Colina R., Jenouvrier A., Merienne M.-F., Hermans C., Vandaele A.C. New water vapor line parameters in the 26,000–13,000 cm-1 region // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2002. V. 74. P. 493–510.
22. Tennyson J., Bernath P.F., Brown L.R., Campargue A., Császár A.G., Daumont L., Gamache R.R., Hodges J.T., Naumenko O.V., Polyansky O.L., Rothman L.S., Vandaele A.C., Zobov N.F., Al Derzi A.R., Fabri C., Fazliev A.Z., Furtenbacher T., Gordon I.E., Lod L., Mizus I.I. IUPAC critical evaluation of the rotational-vibrational spectra of water vapor, Part III: Energy levels and transition wavenumbers for H216O // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 117. P. 29–58.
23. Camy-Peyret C., Flaud J.-M., Mandin J.-Y., Chevillard J.P., Brault J., Ramsay D.A., Vervloet M., Chauville J. The high-resolution spectrum of water vapor between 16500 and 25250 cm-1 // J. Mol. Spectrosc. 1985. V. 113, N 1. P. 208–228
24. Bykov A.D., Lavrentieva N.N., Mishina T.P., Sinitsa L.N., Barber R.J., Tolchenov R.N., Tennyson J. Water vapor line width and shift calculations with accurate vibration-rotation wave functions // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2008. V. 109. P. 1834.
 

Вернуться