DE4320036A1

DE4320036A1 - Method and arrangement for drift correction of temporally discrete measurement signals relative to a reference signal, in particular in absorption-spectroscopic trace-gas analysis

Info

Publication number: DE4320036A1
Application number: DE19934320036
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Werle
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2013-06-18
Also published as: DE4320036C2

Abstract

The invention relates to a method and an arrangement for drift correction of temporally discrete measurement signals relative to a reference signal, in particular for application in absorption-spectroscopic trace-gas analysis. By means of the invention, it is intended to increase the accuracy of the measurement signals obtained over a multiplicity of spectra or scans. For this purpose, an on-line drift correction is provided, which can be used, in particular, in spectroscopy using semiconductor diode lasers, but also in all other measurement methods in which signal drifts may lead to deterioration of the measurement result. Since an on-line analysis and correction of the relative shift between measurement and calibration spectrum or the reference signal are first carried out before the respective data are compiled by averaging, the otherwise required storage of a large number of raw spectra for subsequent off-line analysis is obviated. The on-line drift correction method according to the invention can be implemented both purely using hardware or purely using software and in a combination of hardware and software. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Anordnung zur Drift korrektur zeitdiskreter Meßsignale bezogen auf ein Referenz signal, insbesondere in der absorptionsspektroskopischen Spu rengasanalytik gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 4.The invention relates to a method and arrangement for drift Correction of discrete-time measurement signals based on a reference signal, especially in the absorption spectroscopic Spu Gas analysis according to the preamble of claims 1 and 4th

Grundsätzlich arbeitet ein Spektrometer nach dem Stimulus-Re sponse-Prinzip und die Signalerfassung entspricht im wesentli chen der bei einem Transientenrecorder.Basically, a spectrometer works on the stimulus re sponse principle and the signal acquisition corresponds essentially Chen with a transient recorder.

Beispielsweise wird ein Halbleiterlaser eines Laserspektrome ters über den Injektionsstrom und die Betriebstemperatur des pn-Übergangs auf eine Emissionswellenlänge festgelegt. For example, a semiconductor laser is a laser spectrum ters about the injection current and the operating temperature of the pn transition set to an emission wavelength.

Um z. B. Spurenabsorptionen messen zu können, wird dem Gleichstrom des Halbleiterlasers mit einem Signalgenerator eine zusätzliche Stromrampe überlagert, die die Laseremission mit der Rampenfrequenz proportional zum Rampenhub im Frequenz bereich durchstimmt.To z. B. To be able to measure trace absorptions DC current of the semiconductor laser with a signal generator an additional current ramp superimposed on the laser emission with the ramp frequency proportional to the ramp stroke in frequency area tuned.

Zur Erhöhung der Empfindlichkeit kann zusätzlich eine Modula tion des Laser-Trägersignals angewandt werden. Das demodu lierte Absorptionsmeßsignal wird nun durch die relative Posi tion von Laser- und Absorptionslinie zueinander erhalten. Da der Laser mit der Zeit bezogen auf die vorerwähnte Rampenfre quenz eine Absorptionslinie überstreicht, erhält man einen zeitlichen Signalverlauf, der von der Form der Absorptions linie und der jeweiligen Detektionstechnik abhängt.A module can also be used to increase the sensitivity tion of the laser carrier signal can be applied. The demodu gated absorption measurement signal is now by the relative Posi tion of laser and absorption line to each other. There the laser with time related to the aforementioned ramp fre over an absorption line, you get one temporal waveform that depends on the shape of the absorption line and the respective detection technology.

In der Regel wird die Rampe zum Durchstimmen des Lasers mit einem Startsignal getriggert. Bei stabiler Laserdurchstimmung bleibt bei konstanter Absorption das Meßsignal ebenfalls kon stant; sowohl in Bezug auf die Amplitude als auch auf den Triggerzeitpunkt bzw. das Startsignal. In der Praxis liegen jedoch zumeist verrauschte Meßsignale vor.As a rule, the ramp is used to tune the laser triggered by a start signal. With stable laser tuning with constant absorption, the measurement signal also remains constant stant; in terms of both amplitude and Trigger time or the start signal. In practice however mostly noisy measurement signals.

Durch Addition mehrerer einzelner Scans wird das Signal- Rauschverhältnis innerhalb bestimmter Grenzen proportional zur Wurzel der Anzahl der Mittelungen der Scan-Signale besser.By adding several individual scans, the signal Noise ratio within certain limits proportional to Root of the number of averages of the scan signals better.

Besonders kritisch sind Störsignale, die in der Stromrampe zum Durchstimmen des Lasers enthalten sind. Diese Störsignale kön nen periodischer oder diskreter Natur sein. Kritisch ist 50/100 bzw. 60/120 Hz Brummen, welches durch Erdschleifen her vorgerufen wird.Interference signals that are in the current ramp are particularly critical Tuning the laser are included. These interference signals can be periodic or discrete in nature. Is critical 50/100 or 60/120 Hz hum, which is caused by ground loops is called.

In diesem Falle kommt es schon bei geringen Störamplituden mit Frequenzen, die kleiner sind als die eigentliche Rampenfre quenz bei einem ansonsten stabilen Signal zu Verschiebungen des Meßsignales je Scan. Mittelt man nun über eine größere An zahl von derartig verschobenen Scans bzw. Spektren, so ergibt sich auch für das gemittelte Spektrum eine Verschiebung rela tiv zum ungestörten Mittelwertspektrum.In this case, it comes with even low interference amplitudes Frequencies that are smaller than the actual ramp ramp sequence with an otherwise stable signal to shifts of the measurement signal per scan. One now averages over a larger number number of such shifted scans or spectra there is also a shift rela for the averaged spectrum tiv to the undisturbed mean spectrum.

Um nun z. B. eine quantitative Bewertung einer zu untersuchen den Substanz durchführen zu können, wird ein Kalibrier- oder Referenzsignal bekannter Konzentration benötigt. Dieses Kali brier- oder Referenzsignal wird erzeugt, indem eine Meßzelle mit einem Eichgas bekannter Konzentration gefüllt wird und diese Meßzelle in den absorptionsspektroskopischen Strahlen gang des Meßsystems eingebracht wird. Das hierbei gemessene Spektrum des Eichgases wird als Kalibrier- bzw. Referenzsignal zu Vergleichszwecken abgespeichert. Eine Auswerteeinheit be rechnet das Amplitudenverhältnis vom aktuellen Meßspektrum bzw. Scan zum Kalibrier- bzw. Referenzsignal des Eichgases, beispielsweise über ein Regressionsverfahren.To now z. B. to examine a quantitative assessment of one To be able to carry out the substance is a calibration or Reference signal of known concentration is required. This potash brier or reference signal is generated by a measuring cell is filled with a calibration gas of known concentration and this measuring cell in the absorption spectroscopic rays gear of the measuring system is introduced. The measured here Spectrum of the calibration gas is used as a calibration or reference signal saved for comparison purposes. An evaluation unit calculates the amplitude ratio from the current measurement spectrum or scan to the calibration or reference signal of the calibration gas, for example using a regression method.

Bedingt durch die relative Verschiebung von Meß- und Kali brier- bzw. Referenzsignal ist das mit bekannten Auswertealgo rithmen berechnete Meßsignal stark fehlerbehaftet. Auch bei der Anwendung konventioneller Mittelung ergibt sich für das gemittelte Spektrum die erwähnte Verschiebung relativ zum un gestörten Mittelwertspektrum, so daß die relative Verschiebung von Meß- und Kalibrier- bzw. Referenzsignal nach wie vor er heblich ist und zu Meßfehlern führt.Due to the relative shift of measurement and potash brier or reference signal is that with known evaluation algo rithmen calculated measurement signal highly faulty. Also at the application of conventional averaging results in averaged spectrum the shift mentioned relative to the un disturbed mean spectrum, so the relative shift of measurement and calibration or reference signal as before is significant and leads to measurement errors.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine An ordnung zur Driftkorrektur zeitdiskreter Meßsignale bezogen auf ein Referenzsignal anzugeben, welches insbesondere in der absorptionsspektroskopischen Spurengasanalytik angewendet wer den kann und wobei die Genauigkeit der über eine Vielzahl von Spektren bzw. Scans erhaltenen Meßsignale erhöht wird.It is therefore an object of the invention, a method and an order related to drift correction of discrete-time measurement signals to indicate a reference signal, which in particular in the absorption spectroscopic trace gas analysis applied which can and where the accuracy of a variety of Spectra or scans received measurement signals is increased.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4, wobei die Unteransprüche vorteil hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegen standes zeigen.The object of the invention is achieved with the features of claims 1 and 4, the subclaims being advantageous adhesive refinements and developments of the invention show.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine On-Line Driftkorrektur vorzusehen, welche insbesondere bei der Spek troskopie mit Halbleiter-Diodenlasern, aber auch bei allen an deren Meßverfahren eingesetzt werden kann, bei denen Signal driften zu einer Verschlechterung des Meßergebnisses führen. The basic idea of the invention is an on-line Provide drift correction, which is particularly important for the spec topology with semiconductor diode lasers, but also for all whose measuring method can be used in which signal drift lead to a deterioration of the measurement result.

Durch die On-Line-Verschiebung einlaufender Meßsignale können auch schnelle Driften ausgeregelt werden, wodurch sich insge samt das Signal-Rauschverhältnis des Meßsystems erhöht. Im Ge gensatz zum konventionellen Verfahren wird dabei ausgeschlos sen, daß die Informationen über das Einzelspektrum, bedingt durch den Mittelungsprozeß, verloren gehen.Due to the on-line shift of incoming measurement signals also fast drifts are corrected, which in total together with the signal-to-noise ratio of the measuring system increased. In Ge Contrary to the conventional method is excluded sen that the information on the single spectrum, conditional through the averaging process.

Durch die On-Line Driftkorrektur ist es nicht mehr erforder lich, eine große Anzahl von Rohspektren zur späteren Off-Line Analyse abzuspeichern. Vielmehr ist es möglich, die Ergebnisse der korrigierten Mittelung in Echtzeit zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß eine On-Line Analyse und Korrektur der relativen Verschiebung zwischen Meß- und Kalibrierspektrum bzw. Referenzsignal durchgeführt wird, bevor die jeweiligen Daten mittels Durchschnittsbildung zusammengefaßt werden. Eine Implementation des erfindungsgemäßen On-Line Driftkorrek turverfahrens kann dabei sowohl rein hardware- oder rein soft wareseitig als auch in einer Kombination von Hard- und Soft ware erfolgen.Thanks to the online drift correction, it is no longer necessary Lich, a large number of raw spectra for later off-line Save analysis. Rather, it is possible to see the results get the corrected averaging in real time. this will achieved by an on-line analysis and correction of the relative shift between measurement and calibration spectrum or reference signal is carried out before the respective Data are summarized by averaging. An implementation of the on-line drift correction according to the invention The door process can be either entirely hardware or purely soft on the goods side as well as in a combination of hard and soft goods.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Anordnung sollen mit einem Ausführungsbeispiel und unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The method according to the invention and the associated arrangement are supposed to with an embodiment and with the help be explained in more detail by figures.

Hierbei zeigtHere shows

Fig. 1a, b die prinzipielle Darstellung aufgenommener Scans ohne On-Line-Signalkorrektur (Fig. 1a) und mit On-Line-Signalkorrektur und anschließender Mitte lung (Fig. 1b)
Fig. 2 den prinzipielle Aufbau einer Anordnung zur Drift korrektur. Fig. 1a, the basic representation of recorded scans b without on-line correction signal (Fig. 1a) and with on-line correction signal and subsequent averaging (Fig. 1b)
Fig. 2 shows the basic structure of an arrangement for drift correction.

Unter Hinweis auf die Fig. 1a soll zunächst das prinzipielle Problem bei der Auswertung zeitdiskreter Meßsignale anhand ei ner absorptionsspektroskopischen Messung erläutert werden. Durch einen Startimpuls wird zunächst ein von einem Signalge nerator erhaltenes Signal, z. B. eine Rampe zum Abtasten der Absorption eines Meßsignals in einer Meßzelle getriggert. Hierbei wird über den verwendeten Laser, die Meßstrecke und das Detektionssystem sowohl das Meßsignal als auch ein Refe renz- bzw. Kalibriersignal erzeugt.With reference to Fig. 1a, the basic problem with the evaluation of discrete-time measurement signals is to be explained using an absorption spectroscopic measurement. With a start pulse, a signal received by a signal generator is first generated, for. B. triggered a ramp for sampling the absorption of a measurement signal in a measuring cell. Here, both the measurement signal and a reference or calibration signal is generated via the laser used, the measurement section and the detection system.

Das Referenz- bzw. Kalibriersignal kann mit Hilfe einer Meß zelle mit hoher Absorption bereitgestellt werden, die von ei nem kleinen Teil des vom verwendeten Laser ausgekoppelten Laserlichtes durchdrungen wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß im Referenzsignal ein ausreichend hohes Signal-Rauschver hältnis vorliegt.The reference or calibration signal can be measured using a measuring high absorption cell provided by egg a small part of the output from the laser used Laser light is penetrated. This ensures that in the reference signal a sufficiently high signal-noise ratio relationship exists.

Eine Störung der Stromversorgung des verwendeten Lasers, die kleiner als die Rampenfrequenz zum Durchstimmen des Lasers ist, bewirkt ein Jitter bzw. Offset im Meßsignal. Die Änderung der Rampenfrequenz ist mit dem Auf- und Abwärtspfeil bei der symbolischen Darstellung des Verlaufs des Rampensignals ange deutet. Der erwähnte Jitter zeigt sich in einer Verschiebung des Signals in Richtung der x-Achse.A fault in the power supply of the laser used, the less than the ramp frequency for tuning the laser causes a jitter or offset in the measurement signal. The change the ramp frequency is with the up and down arrow at the symbolic representation of the course of the ramp signal points. The jitter mentioned appears in a shift of the signal in the direction of the x-axis.

Dieser Meßsignal-Jitter ist in Fig. 1a für eine Reihe von On- Line einlaufenden Meßsignalen gezeigt.This measurement signal jitter is shown in FIG. 1a for a series of measurement signals arriving online.

Während das gemittelte Spektrum um die gestrichelte Linie zen triert sein sollte, tritt durch die Jitter eine Verschiebung in Form einer Signaldrift D auf, die bei der nachfolgenden Da tenauswertung eine Verschlechterung der Systemnachweisgrenzen und erhebliche Meßfehler bewirkt.While the averaged spectrum zen around the dashed line should be trated, the jitter causes a shift in the form of a signal drift D, which in the following Da a worsening of the system verification limits and causes significant measurement errors.

Wird nun erfindungsgemäß das Referenzsignal mit einem hohen Signal-Rauschverhältnis zur Erzeugung eines Latch-Impulses L bei Überschreitung einer vorgegebenen Triggerschwelle verwen det, so kann man den diesem Triggerimpuls zugeordneten Spek trumkanal bzw. Scan kurzzeitig abspeichern.Now, according to the invention, the reference signal has a high Signal-to-noise ratio for generating a latch pulse L use if a specified trigger threshold is exceeded det, you can see the spectra associated with this trigger pulse Save the span channel or scan for a short time.

Nun kann eine On-Line Driftkorrektur des jeweiligen Spektrum kanals bzw. des Scans vorgenommen werden, indem das jeweilige Spektrum bzw. der jeweilige Scan wieder in die eigentliche zentrale Position zurückverschoben wird. Hierdurch ist ausge schlossen, daß bei einer nachfolgenden Mittelung der einzelnen Spektren eine unerwünschte Verschiebung des Mittelwertsignals auftritt.Now an online drift correction of the respective spectrum can be made channel or the scan can be made by the respective Spectrum or the respective scan back into the actual central position is moved back. This is out concluded that in a subsequent averaging of the individual Spectra an undesired shift of the mean signal occurs.

Vorteilhafterweise werden die Spektren digitalisiert und in einen Zwischenspeicher abgelegt, so daß die erwähnte Verschie bung bzw. Rückverschiebung leicht durch eine Offset-Addition durchgeführt werden kann.The spectra are advantageously digitized and in stored an intermediate memory, so that the mentioned various Exercise or back shift easily by an offset addition can be carried out.

Fig. 1b symbolisiert die On-Line driftkorrigierten Meßsignale, die um eine gemeinsame Achse Z zentriert sind. FIG. 1b symbolizes the On-Line drift corrected measurement signals that are centered about a common axis Z.

Wie ersichtlich, ist bei einer anschließenden Mittelwertbil dung der einzelnen Spektren bzw. der Scans keine unerwünschte Signaldrift zwischen dem Mittelwertspektrum und dem Referenz- bzw. Kalibriersignal mehr vorhanden.As can be seen, a subsequent averaging is of the individual spectra or the scans no undesirable Signal drift between the mean spectrum and the reference or calibration signal more available.

Eine beispielhafte Anordnung zur Driftkorrektur gemäß der Er findung soll unter Zuhilfenahme der Fig. 2 nachfolgend be schrieben werden.An exemplary arrangement for drift correction according to the invention will be described below with the aid of FIG. 2.

Das On-Line einlaufende Meßsignal gelangt zunächst auf einen ersten Analog/Digital-Wandler 1, welcher ausgangsseitig mit einer Wechselpufferanordnung 2; 3 in Verbindung steht. Durch die Wechselpufferanordnung 2; 3 werden Totzeiteffekte vermie den. D. h., während man z. B. in den Puffer 2 das gerade digi talisierte Spektrum ablegt, wird das zuletzt betrachtete Spektrum im Puffer 3 synchron oder asynchron auf das in einen Speicher 4 bereits abgelegte gemittelte Spektrum aufaddiert.The measurement signal arriving on-line first arrives at a first analog / digital converter 1 , which on the output side has an exchangeable buffer arrangement 2 ; 3 communicates. Through the removable buffer arrangement 2 ; 3 dead time effects are avoided. That is, while e.g. B. in the buffer 2 stores the just digitized spectrum, the last viewed spectrum in the buffer 3 is added synchronously or asynchronously to the average spectrum already stored in a memory 4 .

In diesem Sinne sind die Puffer 2 und 3 ausgangsseitig wech selwirkend über ein erstes Additionsglied 5 mit dem bereits erwähnten Speicher 4 verbunden.In this sense, the buffers 2 and 3 are alternately connected on the output side via a first adder 5 to the memory 4 already mentioned.

Die Ermittlung der Verschiebung der On-Line vorliegenden Meß signale zum Referenz- bzw. Kalibriersignal wird wie folgt durchgeführt.Determining the displacement of the on-line measurement Signals for the reference or calibration signal is as follows carried out.

Nachdem alle vorhandenen Speicherzellen und Register zurückge setzt wurden, wird zunächst ein Vorgaberegister 6 mit einem ausgewählten Kanal, z. B. 64 vorgeladen. Die Auswahl des Ka nals erfolgt ausgehend von z. B. 128 Spektralkanälen, wobei der ausgewählte Kanal mindestens annähernd in der Mitte der Gesamtzahl der Spektralkanäle liegen soll. Das Referenzsignal wird über einen zweiten Analog/Digitalwandler 7, der mit dem ersten Analog/Digitalwandler 1 kombiniert sein kann, digitali siert. Über einen Trigger 8 wird dann ein Latch-Impuls er zeugt, wenn das Referenzsignal einen vorgegebenen zentralen Triggerlevel über- oder unterschreitet. Durch einen externen Startimpuls läuft ein Adreßzähler 9 ausgehend vom Systemtakt (Clock) hoch und das On-Line Meßsignal wird parallel zum Refe renzsignal mit dem ersten Analog/Digitalwandler 1 digitali siert. Das hierbei erhaltene Wandlungsergebnis wird in die Wechselpufferanordnung 2; 3 geschrieben. Die jeweilige Adresse wird dabei von dem Adreßzähler 9 vorgegeben.After all existing memory cells and registers have been reset, a default register 6 with a selected channel, e.g. B. 64 preloaded. The selection of the channel is based on z. B. 128 spectral channels, the selected channel should be at least approximately in the middle of the total number of spectral channels. The reference signal is digitized via a second analog / digital converter 7 , which can be combined with the first analog / digital converter 1 . A latch pulse is then generated via a trigger 8 when the reference signal exceeds or falls below a predetermined central trigger level. By means of an external start pulse, an address counter 9 starts up from the system clock (clock) and the on-line measurement signal is digitized in parallel with the reference signal with the first analog / digital converter 1 . The conversion result obtained in this way is transferred to the exchangeable buffer arrangement 2 ; 3 written. The respective address is specified by the address counter 9 .

Mit dem Auftreten des Latch-Impulses aus dem Trigger 8 wird die aktuelle Pufferadresse in das erste Indexregister 10 über nommen. In einem zweiten parallelen Ablauf geschieht zunächst keine Veränderung, da alle Adressen mit 0 vorbesetzt sind, d. h. es werden nur Operationen der Form 0 + 0 durchgeführt. Der nächste Zyklus wird dann wieder von einem externen Start impuls initiiert. Mit diesem Startimpuls wird der Inhalt des ersten Indexregisters 10 negiert in das zweite Indexregister 11 übernommen, welches nun den negativen Triggerwert vom Puf fer 3 enthält. In einem zweiten Additionsglied 12 wird nun der negative Indexwert des zweiten Registers 11 mit dem Wert aus dem Vorgaberegister 6 addiert, wodurch im Ergebnis der durch den Jitter verursachte Offset erhalten wird. Mit dem Startim puls wird auch die Wechselpufferanordnung 2; 3 umgeschaltet, so daß die aktuellen Daten jetzt im Puffer 2 eingeschrieben werden.With the occurrence of the latch pulse from the trigger 8 , the current buffer address is transferred to the first index register 10 . In a second parallel process, there is initially no change, since all addresses are preset with 0, ie only operations of the form 0 + 0 are carried out. The next cycle is then initiated again by an external start impulse. With this start pulse, the content of the first index register 10 is negated and transferred into the second index register 11 , which now contains the negative trigger value from the buffer 3 . In a second adder 12 , the negative index value of the second register 11 is now added to the value from the default register 6 , as a result of which the offset caused by the jitter is obtained. With the start pulse, the removable buffer arrangement 2 ; 3 switched so that the current data are now written into buffer 2 .

Während der Adreßzähler 9 auf die aktuelle Pufferadresse (CBA) zeigt, wird für den Mittelungsprozeß im Speicher 4 die aktuelle Speicheradresse (CMA) aus der Addition von CBA und dem Offset berechnet.While the address counter 9 points to the current buffer address (CBA), the current memory address (CMA) is calculated for the averaging process in the memory 4 from the addition of CBA and the offset.

Eine durch niederfrequente Störungen verursachte Verschiebung des Spektrums wird also durch das vorstehend beschriebene Ver fahren (CMA = CBA + Offset) wieder korrigiert. Die erzielbare Auflösung hängt dabei von der Anzahl der Spektrenkanäle ab. Bei einer vorgegebenen Mittelungszahl N sind aufgrund der Wechselpufferanordnung n+1 Zyklen zu durchlaufen. Bei hohen Mittelungen (N<1000) ist die so entstehende Totzeit zu ver nachlässigen, so daß das gemittelte Signal quasi in Echtzeit zur Verfügung steht. Die vorstehend erwähnte Korrektur der Verschiebung des Spektrums nach der Beziehung CMA = CBA + Off set erfolgt vorteilhafterweise mit einem dritten Additions glied 13, dessen Ausgang mit dem Speicher 4 in Verbindung steht.A shift in the spectrum caused by low-frequency interference is thus corrected again by the method described above (CMA = CBA + offset). The resolution that can be achieved depends on the number of spectral channels. Given a predefined number of averages N, n + 1 cycles are to be run through due to the change buffer arrangement. With high averaging (N <1000) the resulting dead time is negligible, so that the averaged signal is available in real time. The above-mentioned correction of the shift of the spectrum according to the relationship CMA = CBA + Off set is advantageously carried out with a third addition element 13 , the output of which is connected to the memory 4 .

Es liegt im Sinne der Erfindung, Teile der Anordnung zur Driftkorrektur oder alle dort verwendeten Baugruppen durch Software zu realisieren. Beispielsweise kann anstelle der diskreten Wechselpufferanordnung eine virtuelle Abbildung von Speicherbereichen, die unterschiedlich adressierbar bzw. unter unterschiedlichen Adressen aufrufbar sind, erfolgen.It is within the meaning of the invention, parts of the arrangement for Drift correction or all the components used there To implement software. For example, instead of discrete alternating buffer arrangement a virtual mapping of Memory areas that can be addressed differently or under different addresses are available.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren und der zugehören den Anordnung zur Driftkorrektur zeitdiskreter Meßsignale be zogen auf ein Referenz- bzw. Kalibriersignal kann insbesondere bei absorptionsspektroskopischen Anwendungen die Verschiebung der Spektren von Scan zu Scan bezüglich eines Kalibrierspek trums erkannt und aufgrund der erkannten Verschiebung eine On- Line Korrektur vorgenommen werden. Bei einer nachfolgenden Mittelwertsbildung ist dann sichergestellt, daß das sich erge bende Mittelwertspektrum nicht zum Kalibrierspektrum hin ver schoben ist, wodurch eine größere Empfindlichkeit des Meßsy stems bei gleichzeitig höherer Auswertegenauigkeit, d. h. ei nem geringeren Fehleranteil im Meßsignal erreichbar ist. Entgegen bisher üblichen Lösungswegen ist es nicht erforder lich, die erhaltenen Rohspektren zu speichern, um nachträglich mit entsprechenden Auswertealgorithmen eine Fehlerkorrektur vornehmen zu können.With the procedure described above and the associated the arrangement for drift correction of discrete-time measurement signals can refer to a reference or calibration signal in particular the shift in absorption spectroscopic applications the spectra from scan to scan with respect to a calibration spec recognized and due to the detected shift an online Line correction can be made. In a subsequent one Averaging is then ensured that the result average spectrum does not ver towards the calibration spectrum is pushed, which increases the sensitivity of the measuring system stems with higher evaluation accuracy, d. H. egg a smaller proportion of errors in the measurement signal can be achieved. Contrary to the usual solutions, it is not necessary Lich to save the raw spectra obtained in order to subsequently with appropriate evaluation algorithms an error correction to be able to make.

Claims

1. A method for drift correction of discrete-time measurement signals based on a reference signal, especially in the absorption spectroscopic trace gas analysis, the measurement and reference signal for scanning an absorption line tuned, the measurement signal sampled at predetermined times and an amplitude ratio between the current measurement signal and Re reference signal is determined, characterized by

- Determination of the time or phase shift (D) from the current measurement signal to the reference signal during the by tuning and on-line correction of the current measurement signal on the basis of the time or phase shift by shifting the measurement signal back, so that the measurement signals detected by a common time - Or phase axis (Z) are centered, after which the measurement signals centered in this way are subjected to averaging.

2. The method according to claim 1, characterized, that the incoming measurement signals are digitized one after the other in wrote an interchangeable buffer and temporarily stored it be saved, the last buffered measurement signal to the mean stored in a memory from the previous measurement signals is added, the address of the considering the measurement signal to be added in the memory the determined time or phase shift determined becomes.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized that the continuous mutual caching of the one ongoing digitized measurement signals and the takeover of the address-specified measurement signals in the memory from one the digitized reference signal derived latch pulse (L) is controlled.

4. Arrangement for drift correction of discrete-time measurement signals based on a reference signal, in particular in the absorption-spectroscopic trace gas analysis with a signal generator triggered by a start pulse, which tunes the measurement and the reference signal for scanning an absorption line characterized by

- That the on-line incoming measurement signal arrives at a first analog / digital converter ( 1 ), the on-line incoming reference signal arrives at a second analog / digital converter ( 7 ), the digitized measurement signal being transferred to an exchangeable buffer arrangement ( 2 , 3 is performed) which bond from the output side, with a first summing element (5) in locking and the output of the first addition element (5) leads to a memory (4);
- That a threshold value-dependent latch signal is generated from the digitized reference signal via a trigger ( 8 ), with the occurrence of the latch pulse from the trigger ( 8 ), for example a current address of the change buffer ( 2 ) in a first index register ( 10 ) is written;
- That the digitizing of the measurement and reference signal is controlled by an external start pulse using a system clock, an address counter ( 9 ) interacting with the start pulse or the system clock and the address counter ( 9 ) the respective address of the digitized measurement signal in the removable buffer arrangement ( 2 , 3 ) specifies; that with a further start pulse in a next correction cycle, the content of the first index register ( 10 ) is taken over into a second index register ( 11 ), the output of which cooperates with a second adder ( 12 ), the second adder ( 12 ) Negative index value of the second index register ( 11 ) is added to the value from a default register ( 6 ), resulting in the result of the offset caused by jitter, the digitized measurement signal in the removable buffer ( 3 ) being transmitted via the output of the memory ( 4 ) feedback first adder ( 5 ) is added to form an average in the memory ( 4 ), the current memory address resulting from the addition of an updated current change buffer address from the address counter ( 9 ) and the offset at the output of the second adder ( 12 ) and for this purpose the address counter ( 9 ) and the output of the second adder ( 12 ) lead to a third adder ( 13 ), the output of which leads to address control on the memory ( 4 ).

5. Arrangement according to claim 4, characterized, that part or all of the arrangement features by effective software routines are replaced.