METODA DŁUGOŚCI WIDMA W ILOŚCIOWEJ INTERPRETACJI WYBRANYCH WIDM OPTYCZNYCH

Different algorithms are used for the quantitative interpretation of optical spectra. Regression methods e.g CLS (Classical Least Squares) or PLS (Partial Least Squares) are often used in typical problems of laboratory spectroscopy. The spectra analysis is generally a multi-step process, in which, depending on the spectra type,  modification of individual regression methods or special dedicated methods are applied. For example, contour length method or spectra length algorithm are used in this purpose. The basic version of the algorithm is very simple in terms of mathematics. It has been proposed for the analysis of spectra in the OP-FTIR open path spectroscopy, where there are significant fluctuations in the spectrum baseline. The spectrum length is a parameter closely related to the content of the analyzed gas component. Independently of spectral length algorithm, a method has been developed in which difference length of two spectra (measured and reference) is used to compare the spectra. The minimum length of the spectral difference is an indicator of their best fitting. The article presents two ways of using the spectrum length: as a direct and indirect parameter indicating the measured quantity on the basis of the spectrum. There were performed the spectrum length algorithm as a digital differentiating filter with a specific frequency response. There were also analyzed more advanced differentiating filter and the  possibility of frequency spectrum filter design used in an analysis of optical spectral signal. There were performed the analysis of the spectrum length  method in the case of the synthetic calibration involving the use of model spectra from simulations realized by HITRAN database. There were analyzed numerically the problem of the Instrument Line Shape influence on the synthetic spectra and results of the determining the content of components by the minimizing the difference of spectral length.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