CN106018338A - 用于评判料液质量稳定性的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于评判料液质量稳定性的方法和系统，涉及化学分析检测领域。其中用显色试纸浸润待测料液样品，将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到预定溶液，采集显色试纸的近红外光谱图，计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离，在马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定所述待测料液质量稳定。本发明操作简便，不需要对样品进行额外处理，充分发挥了近红外检测技术的优势，检测结果准确性高，可及时对二次调配后剩余料液的充分回收利用，降低企业生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及化学分析检测技术领域，特别涉及一种用于评判料液质量稳定性的方法和系统。
背景技术
烟用料液是卷烟生产过程和配方过程必不可少的的重要添加剂，其主要作用有增香保润，改善卷烟吸味品质，对叶组配方存在缺陷进行的修饰，赋予卷烟特征香气。调配后料液的质量稳定性对卷烟产品质量稳定性有着重要的影响作用。
二次调配后料液是按一定比例的料基与水调和而成，经过加料这段工序添加到叶片中。在加料这段工序过程中，由于管路的填充和确保足够的料液，通常会造成大量的料液剩余。料液保质期短，质量稳定性难以控制，通常做报废处理，造成较大的浪费。
目前有些厂家通过人员评吸的方式监控料液的品质。然而，人员评吸方式制样较为复杂、需要一定数量的评吸人员参与，整个评价流程较长，没办法对每批次的剩余料液质量稳定性进行及时的跟踪。由于料液中含有大量水分，采用直接近红外扫描的方式，含水量对谱图的影响较大。目前，还未有针对二次调配后料液质量稳定性进行评判的快速检测方法。
在工业生产中，为了对二次调配后剩余料液的充分回收利用，延长其保质期并监控其质量，降低企业生产成本，急需一种能够快速、简单、灵敏、高效的评判二次调配后剩余料液质量稳定性的方法。
发明内容
本发明实施例提供一种用于评判料液质量稳定性的方法和系统，不需要对样品进行额外处理，操作简便，分析测试速度快，测定结果准确，能够与工业企业生产相衔接。
根据本发明的一个方面，提供一种用于评判料液质量稳定性的方法，包括：
用显色试纸浸润待测料液样品，其中将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到预定溶液；
采集显色试纸的近红外光谱图；
计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
在马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定待测料液质量稳定。
在一个实施例中，采集显色试纸的近红外光谱图后，还包括：
对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化；
然后计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
在一个实施例中，对近红外光谱图进行预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。
在一个实施例中，对近红外光谱图进行滤波处理包括：
采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理。
在一个实施例中，确定待测料液样品的马式距离阈值的步骤包括：
用显色试纸浸润料液样品，并采集该显色试纸的近红外光谱图，其中将调配时间不超出规定时间的待测料液作为料液样品；
将料液样品放置预定时间后，用显色试纸进行浸润，并采集该显色试纸的近红外光谱图；
在料液样品未变质的情况下，重复执行将料液样品放置预定时间后用显色试纸进行浸润的步骤；
在料液样品已变质的情况下，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
根据本发明的另一方面，提供一种用于评判料液质量稳定性的系统，包括光谱仪、马氏距离计算模块和液料质量识别模块，其中：
光谱仪，用于采集已浸润待测料液样品的显色试纸的近红外光谱图，其中将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到预定溶液；
马氏距离计算模块，用于计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
液料质量识别模块，用于在马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定待测料液质量稳定。
在一个实施例中，上述系统还包括预处理模块，其中：
预处理模块，用于在光谱仪采集显色试纸的近红外光谱图后，对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化，然后指示马氏距离计算模块计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
在一个实施例中，预处理模块对近红外光谱图进行的预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。
在一个实施例中，预处理模块具体采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理。
在一个实施例中，上述系统还包括阈值确定模块，其中：
光谱仪用于采集已浸润料液样品的显色试纸的近红外光谱图，其中将调配时间不超出规定时间的待测料液作为料液样品，并在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图；
阈值确定模块，用于在料液样品未变质的情况下，指示光谱仪重复执行在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图的操作；在料液样品已变质的情况下，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离，并根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明用于评判料液质量稳定性的方法一个实施例的示意图。
图2为本发明待测料液样品的近红外光谱图示意图。
图3为本发明确定待测料液样品的马式距离阈值的一个实施例的示意图。
图4为本发明用于评判料液质量稳定性的系统一个实施例的示意图。
图5为本发明用于评判料液质量稳定性的系统另一实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本发明用于评判料液质量稳定性的方法一个实施例的示意图。其中：
步骤101，用显色试纸浸润待测料液样品。
其中，将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到显色试纸。将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到预定溶液。
例如，可用40％的乙醇水溶液进行溶解，预定溶液的pH值为5.0。可将空白试纸放入预定溶液中浸泡约10分钟后，取出晾干，即得到显色试纸。
步骤102，采集显色试纸的近红外光谱图。
例如，料液样品的近红外光谱图如图2所示。
步骤103，计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
其中，马氏距离(Mahalanobis distance)是由印度统计学家马哈拉诺比斯(P.C.Mahalanobis)提出的，表示数据的协方差距离，它是一种有效的计算两个未知样本集的相似度的方法。由于如何计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离并不是本发明的发明点所在，所以这里不展开说明。
步骤104，在马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定待测料液质量稳定。
可选地，在采集显色试纸的近红外光谱图后，还可对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化，然后计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
例如，对近红外光谱图进行预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响。
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。例如，可采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理，该滤波器的参数可为：段长为11、间隔为5。
此外，还可采用其它矢量归一化、一阶导数、二阶导数、多元信号校正和光谱平滑方法中的一种或多种的组合对近红外谱图进行预处理。
基于本发明上述实施例提供的用于评判料液质量稳定性的方法，通过获取直接将浸润了料液的试纸的近红外谱图并加以评判，即可对料液质量稳定性进行评判。操作简便，省时省力，不需要对样品进行前处理，充分发挥了近红外检测技术的优势，快速评判二次调配后剩余料液质量稳定性，检测结果准确性高，及时对二次调配后剩余料液的充分回收利用，降低企业生产成本。
图3为本发明确定待测料液样品的马式距离阈值的一个实施例的示意图。其中：
步骤301，用显色试纸浸润料液样品，并采集该显色试纸的近红外光谱图。
其中将调配时间不超出规定时间的待测料液(即新料液)作为料液样品。
步骤302，将料液样品放置预定时间后，用显色试纸进行浸润，并采集该显色试纸的近红外光谱图。
其中，显色试纸可由图1所示实施例中所给出的方式制备。
步骤303，判断料液样品是否已经变质。若料液样品未变质，则重复执行步骤302；若料液样品已变质，则执行步骤204。
步骤304，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
步骤305，根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
例如，可将各马氏距离的平均值作为马式距离阈值。
可选地，在上述步骤中，也可将采集到的各近红外光谱图进行预处理，以提高光谱图的质量。
下面通过一个具体示例对本发明进行说明。
首先显色试纸制备：按一定配比取甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用40％的乙醇水溶液溶解，调到pH＝5.0。将空白试纸放入溶液中浸泡约10分钟后，取出晾干。
然后，取刚调配好的初始料液A及分别放置6小时、12小时、18小时、24小时、30小时、36小时、42小时、48小时后的A料液样品分别用显色试纸浸润后，通过近红外光谱仪采集相应试纸的近红外光谱图。这里需要说明的是，经香料专业人员嗅辨及将相应料液制成对应样烟进行评吸后，确定放置36小时至42小时后A料液样品开始变质，48小时后A料液样品已变质。由于A料液样品已变质，因此无需再对A料液样品进行后续的处理。根据表1中给出的A料液样品在各时间的马氏距离，可根据其平均值确定出阈值为1.55。从而在对待检样品进行检测时，若通过待检样品计算得到的马氏距离值小于阈值，则判定该样品质量稳定没有异常。
表1
图4为本发明用于评判料液质量稳定性的系统一个实施例的示意图。如图4所示，该系统包括光谱仪401、马氏距离计算模块402和液料质量识别模块403。其中：
光谱仪401用于采集已浸润待测料液样品的显色试纸的近红外光谱图。
其中将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到预定溶液。
马氏距离计算模块402用于计算近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
液料质量识别模块403用于在马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定待测料液质量稳定。
基于本发明上述实施例提供的用于评判料液质量稳定性的系统，通过获取直接将浸润了料液的试纸的近红外谱图并加以评判，即可对料液质量稳定性进行评判。操作简便，省时省力，不需要对样品进行前处理，充分发挥了近红外检测技术的优势，快速评判二次调配后剩余料液质量稳定性，检测结果准确性高，及时对二次调配后剩余料液的充分回收利用，降低企业生产成本。
图5为本发明用于评判料液质量稳定性的系统另一实施例的示意图。与图4所示实施例相比，除光谱仪501、马氏距离计算模块502和液料质量识别模块503之外，还包括预处理模块504。其中：
预处理模块504用于在光谱仪501采集显色试纸的近红外光谱图后，对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化，然后指示马氏距离计算模块502计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
可选地，预处理模块504对近红外光谱图进行的预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。
其中，预处理模块可采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理。例如，该滤波器的参数可为：段长为11、间隔为5。
可选地，在图5所示的实施例中，该系统还包括阈值确定模块505。其中：
光谱仪501用于采集已浸润料液样品的显色试纸的近红外光谱图，其中将调配时间不超出规定时间的待测料液作为料液样品，并在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图。
阈值确定模块505用于在料液样品未变质的情况下，指示光谱仪重复执行在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图的操作；在料液样品已变质的情况下，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离，并根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
通过实施本发明，本发明直接将浸润了待测料液的试纸用光谱仪获取其近红外谱图加以评判即可，操作简便，省时省力，不需要对样品进行其它前处理，充分发挥了近红外检测技术的优势，快速评判二次调配后剩余料液质量稳定性，检测结果准确性高，及时对二次调配后剩余料液的充分回收利用，降低企业生产成本。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种用于评判料液质量稳定性的方法，其特征在于，包括：
用显色试纸浸润待测料液样品，其中将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到所述显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到所述预定溶液；
采集所述显色试纸的近红外光谱图；
计算所述近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
在所述马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定所述待测料液质量稳定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
采集所述显色试纸的近红外光谱图后，还包括：
对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化；
然后计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
对近红外光谱图进行预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
对近红外光谱图进行滤波处理包括：
采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，
确定待测料液样品的马式距离阈值的步骤包括：
用显色试纸浸润料液样品，并采集该显色试纸的近红外光谱图，其中将调配时间不超出规定时间的待测料液作为料液样品；
将料液样品放置预定时间后，用显色试纸进行浸润，并采集该显色试纸的近红外光谱图；
在料液样品未变质的情况下，重复执行将料液样品放置预定时间后用显色试纸进行浸润的步骤；
在料液样品已变质的情况下，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
6.一种用于评判料液质量稳定性的系统，其特征在于，包括光谱仪、马氏距离计算模块和液料质量识别模块，其中：
光谱仪，用于采集已浸润待测料液样品的显色试纸的近红外光谱图，其中将空白试纸在预定溶液中浸泡指定时间后晾干以得到所述显色试纸，将预定比例的甲基红、乙氧基黄叱精与氢氧化钠用指定浓度的乙醇水溶液溶解并调到指定pH值以得到所述预定溶液；
马氏距离计算模块，用于计算所述近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离；
液料质量识别模块，用于在所述马式距离小于待测料液样品的马式距离阈值的情况下，判定所述待测料液质量稳定。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括预处理模块，其中：
预处理模块，用于在光谱仪采集所述显色试纸的近红外光谱图后，对近红外光谱图进行预处理，以便对采集的近红外光谱进行优化，然后指示马氏距离计算模块计算经过预处理的近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，
预处理模块对近红外光谱图进行的预处理包括以下处理方式中的至少一个：
对近红外光谱图进行标准正则变换，以消除因待测料液样品不均匀给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行二阶微分处理，以消除因基线漂移给近红外光谱图造成的影响；
对近红外光谱图进行滤波处理，以消高频噪声给近红外光谱图造成的影响。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
预处理模块具体采用Savitzky-Golay滤波器对近红外光谱图进行滤波处理。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的系统，其特征在于，还包括阈值确定模块，其中：
光谱仪用于采集已浸润料液样品的显色试纸的近红外光谱图，其中将调配时间不超出规定时间的待测料液作为料液样品，并在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图；
阈值确定模块，用于在料液样品未变质的情况下，指示光谱仪重复执行在将料液样品放置预定时间后，采集浸润该料液样品的显色试纸的近红外光谱图的操作；在料液样品已变质的情况下，分别计算在马式距离阈值确定过程中采集到的各近红外光谱图在主成分向量空间下的马氏距离，并根据计算出的各马氏距离确定出马式距离阈值。
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