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【脉冲傅里叶红外】脉冲傅里叶红外与脉冲波的傅里叶展开:理解光谱分析中的两种方法

承天示优官方账号 2023-05-18 资讯 410 views 0


什么是脉冲傅里叶红外?

在光学应用领域,傅里叶变换(Fourier Transform)被广泛运用于信号和图像处理。其中一个例子就是脉冲傅里叶红外(Pulse Fourier Transform Infrared Spectroscopy, PFTIR),它是一种实验技术,可用来检测和研究材料结构和化学反应。

在PFTIR中,通过将样品暴露于周期性有序光束中,在触发后进行时间记录来获取频率信息。这些数据可被转化成典型的位于大约1000-4000 cm^-1区间范围内的四极小核共振信号,以揭示样品结构信息。

由于操作简单、快速且无需任何前期准备工作等特点,PFTIR逐渐成为了常规生产现场质量控制及实验室科学家们进行研究分析的重要早期环节之一。

如何进行脉冲波的傅里叶展开?

而对于医疗影像和遥感领域,另一种傅里叶变换的应用方法——脉冲波(Pulse Wave)的傅里叶展开则被广泛使用。

不同于PFTIR技术中单个光束在样品上旋转所得到的信号,在脉冲波科技中,数据采集器通过提供多角度扫描点来记录物体表面或内部结构。这些数据可被分析整合出描述形态和模式等核心特征。

在此过程中,需要一组基函数来表示每一个测量值。通常情况下会选择离散余弦变换(Discrete Cosine Transform, DCT),进行谱分解或图像重构操作。

两种方法之间有什么区别?

虽然两种方法都属于傅里叶变换系列且具有类似原理和实施流程,但其适用领域、以及概念框架方面存在较大不同。

首先是应用范围差异:前者主要处理化学反应产物及材料表征等问题;而后者侧重于医学成像、机器视觉、图像视频压缩编码等更为广义的空间与时序模型建立,并可以拓展至计算机视觉等其他领域。

其次是物理意义区别:在PFTIR中,光的振动能量被转化成分子寿命、反射率等结构信息;而脉冲波包括了空气中声速及密度变化信息、极面片上的载流子扩散运动和衰减过程等多种因素。

最后还有数据处理手段差异:前者主要通过高斯滤波(Gaussian filter)、数字微分(Digital differential)以及曲线匹配法来提取信号;而后者则相对更依赖于傅里叶系数树展开以及一些需要预训练模型和参数优化算法。

总结

虽然两种方法概念不同,并适用于不同领域,但它们共享着相似的技术框架与理论基础。无论哪种场景下,我们都需要通过精密仪器触发瞬间采样并将其离散化为频率表示形式。这个过程本质上体现了科学实验厘清问题时所需秉持的严谨与科学态度。

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