CN107167432A - 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法 - Google Patents

多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107167432A
CN107167432A CN201710529562.9A CN201710529562A CN107167432A CN 107167432 A CN107167432 A CN 107167432A CN 201710529562 A CN201710529562 A CN 201710529562A CN 107167432 A CN107167432 A CN 107167432A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spectrum
light source
complicated solution
transmitted
acquisition device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710529562.9A
Other languages
English (en)
Inventor
林凌
张盛昭
罗永顺
甄建芸
王玉宇
王艳军
李刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201710529562.9A priority Critical patent/CN107167432A/zh
Publication of CN107167432A publication Critical patent/CN107167432A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，包括以下步骤：调制装置对光源进行调制，光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋，位移平台控制光源移动至多个位置对复杂溶液透射，由光谱接收装置采集透射光谱；将采集到的透射光谱中的每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内的透射光谱，将其归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；以同样方法采集未知包装袋内复杂溶液的频域内透射光谱，归一化后带入数学模型得到被测复杂溶液的成分含量。本发明消除了光谱背景噪声与散射的影响，增加了信息量，提高了复杂溶液成分含量分析的精度。

Description

多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法
技术领域
本发明涉及光谱复杂溶液浓度分析化学计量领域，尤其涉及一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法。
背景技术
现有技术中，较为成熟的技术是通过化学检验的方式检测包装袋中复杂溶液成分的含量，具有准确性高的突出优点，但化学检验的方式需要打开包装袋取出样品进行化验，无法满足快速、非接触、无污染的需求。
光谱检测由于其非接触、无污染的特性也有可能实现对包装袋内复杂溶液成分含量的检测。由于复杂溶液成分的复杂性，因此具有强散射性，其透射光谱是非线性的，以及传统透射光谱无法完全消除光谱背景噪声的影响，针对以上问题，本方法提出了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法。
发明内容
本发明提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，本发明极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度，详见下文描述：
一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，所述方法包括以下步骤：
光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋调制装置调制光源使其发出方波光信号，，光源对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱；
将多个位置处采集到的透射光谱变换到频域，构造频域内的透射光谱并归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；
采集未知包装袋内复杂溶液在多个位置处的透射光谱，构造频域内的透射光谱后归一化带入数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量；
所述方法通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下的袋装复杂溶液透射光谱；解决袋装复杂溶液成分的无损检测；
多个位置采集到的透射光谱增加复杂溶液中所有成分的信息量，抑制复杂溶液散射带来的影响，消除光谱背景噪声，提高复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
所述构造频域内的透射光谱的步骤具体为：
调制装置将光源调制成方波光信号，由光谱接收装置采集透射光谱，将每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内的透射光谱。
其中，位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱步骤具体为：
光源在位置a处对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至位置b，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源一直移动至位置n，由光谱接收装置采集透射光谱；
或，
光源对包装袋内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置在位置a处采集透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，采集位置b处的透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置n，采集位置n处的透射光谱。
其中，所述方法还包括：在光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋；
或，
在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与光源出光光口紧贴包装袋；
或，
在光源与光谱接收装置处分别设置入射光纤与出射光纤，且保证入射光纤与出射光纤紧贴包装袋。
其中，所述方法还包括：a位置为入射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
其中，所述方法还包括：a位置为出射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
其中，所述光源为超连续宽谱激光，该超连续宽谱激光覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导。
其中，所述位移平台为步进电机；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。
其中，所述光源为氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源，该氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源覆盖可见光波段、或近红外光波段或、两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导；所述位移平台为磁铁吸合装置。
其中，所述数学模型利用主成分分析、人工神经网络、偏最小二乘回归、支持向量机、信号分析或统计方法建立。
本发明提供的技术方案的有益效果是：
1、本发明通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下的袋装复杂溶液透射光谱；
2、本发明解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；
3、受复杂溶液中所有成分影响，因此光谱会在各个方向上散射，而多个位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，且频域内透射光谱消除了光谱背景噪声的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
附图说明
图1为多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法的原理图；
图2为实施例1中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法示意图；
图3为实施例2中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法另一示意图；
图4为实施例3中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法另一示意图；
图5为实施例4中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法另一示意图；
图6为实施例5中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法另一示意图；
图7为实施例6中多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法另一示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：光源； 2：入射光纤；
3：包装袋； 4：位移平台；
5：光谱接收装置； 6：出射光纤；
7：调制装置； a：第一位置；
b：第二位置； n：第n位置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
将调制装置放置于光源光路之中时，光会周期性的通过和遮挡。此时光源发出的光被调制成具有一定频率的方波光信号。透过复杂溶液得到的透射光频率与光源发出的方波光频率一致，以λ波长为例，图1为λ波长波形与光谱接收装置积分时间对应的积分值示意图，B为背景噪声，T为光谱接收装置的积分时间，且T1＝T2＝…＝Ti＝T；T1区间内积分时间对应的是背景噪声，此时光谱接收装置接收到的光强幅值是背景噪声的积分值，数值最小记为Imin；Ti区间内积分时间对应的是λ波长光强和背景噪声，此时光谱接收装置接收到的光强幅值是λ波长光强和背景噪声的积分值，数值最大记为Imax，T1与Ti之间其他的积分时间一部分对应背景噪声，另一部分对应λ波长光强和背景噪声，因此所得到的积分值在(Imin，Imax)区间内变动。由此，在T1～Ti内可以得到一组值域为(Imin，Imax)积分值序列，由此可见，该波长的积分值在(Imin，Imax)区间内变动而形成周期性信号，其他波长的透射光积分值与此类似，且为严格同周期和同步的周期性信号。通过对各个波长的积分值的时间序列进行傅立叶变换，以所有波长积分值的频域基波分量构成的频域内透射光谱，可以消除光谱背景噪声，大幅度提高信噪比。
多位置调制光源法解决了传统透射光谱无法完全消除光谱背景噪声的影响，且复杂溶液强散射会对光谱检测带来很大影响的问题，通过多个位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，且频域内透射光谱消除了光谱背景噪声的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例1
本发明实施例提供的多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，所使用到的器件如图2所示，包括：光源1、包装袋3、位移平台4、光谱接收装置5以及调制装置7。
其中，保证光源1的出光光口与光谱接收装置5的入射狭缝紧贴包装袋3，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1在第一位置a处对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5采集透射光谱。随后通过位移平台4控制光源1移动至第二位置b，光谱接收装置5采集该位置处的透射光谱，通过位移平台4控制光源1一直移动至位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
将a、b…n多个位置处采集的透射光谱的每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内的透射光谱并归一化处理，归一化方法为：
Ag＝A/max(A) (1)
公式(1)中，Ag为归一化吸光度，max(A)为不同波长上的吸光度最大值，A为吸光度。与已有化学分析的结果对比，利用主成分分析(PCA,principal component analysis)或人工神经网络(ANN,artificial neural network)或偏最小二乘回归(PLSR,particleleast squares calibration analysis)或支持向量机(SVM,support vector machines)信号分析或统计等方法均可建立数学模型。
本发明实施例对具体建立数学模型的步骤不做赘述，为本领域技术人员所公知。
采集未知包装袋内复杂溶液a、b…n多个位置的透射光谱，构造频域内透射光谱归一化带入上述建立好的数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别仅在于，光源1、与光谱接收装置5的移动方式的不同，详见下文描述：
参见图3，保证光源1的出光光口与光谱接收装置5的入射狭缝紧贴包装袋3，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5在第一位置a处采集透射光谱。随后通过位移平台4控制光谱接收装置5移动至第二位置b，采集第二位置b处的透射光谱；通过位移平台4控制光谱接收装置5一直移动至位置n处，采集位置n处的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例3
具体实现时，由于空间结构限制，可能会出现光源1与光谱接收装置5不能紧贴包装袋3的情况，这时可以通过在光源1与光谱接收装置5处分别设置一光纤，作为入射光纤2与出射光纤6。
参见图4，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例4
本发明实施例与实施例4的不同仅在于，出射光纤6、与第一位置a、第二位置b…第n位置的设置不同，详见下文描述：
参见图5，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为出射光纤6的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制出射光纤6移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制出射光纤6一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例5
本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括入射光纤2，详见下文描述：
参见图6，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5采集透射光谱，入射光纤2与光谱接收装置5入射狭缝分别紧贴包装袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；随后通过位移平台4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；通过位移平台4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b…位置n以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式，本发明实施例对此不做限制。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例6
本发明实施例与实施例3不同的是，该实施例仅包括出射光纤6，详见下文描述：
参见图7，调制装置7调制光源1使其发出方波光信号，光源1对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置5经过出射光纤6采集透射光谱，光源1的出光光口与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为光源1的第一位置，出射光纤6采集该位置下的透射光谱；随后控制位移平台4控制光源1移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱；控制位移平台4控制光源1一直移动到位置n处，光谱接收装置5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
具体实现时，还可以根据实际应用中的需要，对第一位置a、第二位置b…位置n以及移动的方式进行设定，即还可以包括多种的实施方式。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例7
下面结合具体的器件选择，对上述实施例1-6中的方案进行进一步地介绍，调制装置7为斩波器，光源1可以为超连续宽谱激光，该超连续宽谱激光覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或者经入射光纤2传导，位移平台4为步进电机，光谱接收装置5为光谱仪，调制装置7为斩波器，详见下文描述：
如图4所示，斩波器7调制超连续宽谱激光1使其发出方波光信号，超连续宽谱激光1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例8
本发明实施例与实施例7不同的是，光源1为溴钨灯宽带光源，该溴钨灯宽带光源1覆盖可见光波段或近红外光波段或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤2传导。
如图4所示，斩波器7调制溴钨灯宽带光源1使其发出方波光信号，溴钨灯宽带光源1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过步进电机4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过步进电机4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例9
本发明实施例与实施例7、8不同的是，光源1为氙灯宽谱光源，该氙灯宽谱光源覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导；位移平台4为磁铁吸合装置，详见下文描述：
如图4所示，斩波器7调制氙灯宽谱光源1使其发出方波光信号，氙灯宽谱光源1通过入射光纤2对包装袋3内的复杂溶液样品进行透射，由光谱仪5经过出射光纤6采集透射光谱，入射光纤2与出射光纤6分别紧贴包装袋3，a位置为入射光纤2的第一位置，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；随后通过磁铁吸合装置4控制入射光纤2移动到第二位置b处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱；通过磁铁吸合装置4控制入射光纤2一直移动到位置n处，光谱仪5采集该位置下的透射光谱。
其中，后续的构造频域内的透射光谱、归一化、建立数学模型、以及计算复杂溶液所测目标成分的含量的步骤与实施例1相同，本发明实施例对此不做赘述。
本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
实施例10
本发明实施例与上述实施例7、8、9不同的是，光源1根据实际应用中的需要还可以采用其他型号的光源、位移平台4也可以采用其他的移动装置，光谱接收装置5也可以采用其他的接收装置。具体实现时，本发明实施例对上述器件的型号不做限制。
本发明实施例对位置a、位置b…位置n和移动方式等均不作限制，只要能实现本发明实施例的功能即可，均在本申请的保护范围之内。
综上所述，本发明实施例提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，解决了袋装复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染；消除了光谱背景噪声的影响；多位置测量得到的透射光谱增加了复杂溶液中所有成分的信息量，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。

Claims (10)

1.一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋，调制装置调制光源使其发出方波光信号，光源对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱；
将多个位置处采集到的透射光谱变换到频域，构造频域内的透射光谱并归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；
采集未知包装袋内复杂溶液在多个位置处的透射光谱，构造频域内的透射光谱后归一化带入数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量；
所述方法通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下的袋装复杂溶液透射光谱；解决袋装复杂溶液成分的无损检测；
多个位置采集到的透射光谱增加复杂溶液中所有成分的信息量，抑制复杂溶液散射带来的影响，消除光谱背景噪声，提高复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。
2.根据权利要求1所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述构造频域内的透射光谱的步骤具体为：，
调制装置将光源调制成方波光信号，由光谱接收装置采集透射光谱，将每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内的透射光谱。
3.根据权利要求1所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱步骤具体为：
光源在位置a处对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源移动至位置b，由光谱接收装置采集透射光谱；
位移平台控制光源一直移动至位置n，由光谱接收装置采集透射光谱；
或，
光源对包装袋内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置在位置a处采集透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，采集位置b处的透射光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置n，采集位置n处的透射光谱。
4.根据权利要求1或2所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋；
或，
在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与光源出光光口紧贴包装袋；
或，
在光源与光谱接收装置处分别设置入射光纤与出射光纤，且保证入射光纤与出射光纤紧贴包装袋。
5.根据权利要求3所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，
a位置为入射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
6.根据权利要求3所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，
a位置为出射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。
7.根据权利要求3所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述光源为超连续宽谱激光，该超连续宽谱激光覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导。
8.根据权利要求3所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述位移平台为步进电机；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。
9.根据权利要求3所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，所述光源为氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源，该氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源覆盖可见光波段、或近红外光波段或、两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导；所述位移平台为磁铁吸合装置。
10.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，其特征在于，
所述数学模型利用主成分分析、人工神经网络、偏最小二乘回归、支持向量机、信号分析或统计方法建立。
CN201710529562.9A 2017-07-02 2017-07-02 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法 Pending CN107167432A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710529562.9A CN107167432A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710529562.9A CN107167432A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107167432A true CN107167432A (zh) 2017-09-15

Family

ID=59826809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710529562.9A Pending CN107167432A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107167432A (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813623A (zh) * 2010-04-22 2010-08-25 天津大学 散射物质多维光谱测量装置与方法
CN102033048A (zh) * 2010-12-31 2011-04-27 天津大学 一种消除环境杂散光干扰的吸收光谱测量方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813623A (zh) * 2010-04-22 2010-08-25 天津大学 散射物质多维光谱测量装置与方法
CN102033048A (zh) * 2010-12-31 2011-04-27 天津大学 一种消除环境杂散光干扰的吸收光谱测量方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周梅: "提高动态光谱信噪比的方法及应用", 《中国博士学位论文全文数据库 医药卫生科技辑》 *
李威等: "用多位置多光程满透射光谱法分析复杂溶液的Monte Carlo仿真研究", 《红外》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105628671B (zh) 一种用于样品组分定量分析的装置及方法
CN104729691B (zh) 太赫兹探测器参数测量装置及测量方法
CN107356533A (zh) 多位置调制光源测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
CN107367484A (zh) 一种无损测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
CN106596058B (zh) 光栅衍射效率光谱测量装置和测量方法
CN205843813U (zh) 一种基于光纤拉伸器的全光纤式时域快扫描太赫兹光谱的装置
CN107655832B (zh) 基于啁啾上转换的飞秒二维红外光谱采集方法及系统
CN107421901A (zh) 多位置透射光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
CN107036983A (zh) 基于调制光谱实现非均匀燃烧场气体参数定量测量的方法
CN107167432A (zh) 多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN107167441A (zh) 双光程和多位置调制光源测量复杂溶液成分含量的方法
CN107179284A (zh) 双光程调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN107167440A (zh) 双光程调制光源测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
CN107179283A (zh) 一种无损测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN208076389U (zh) 一种太赫兹光谱仪
CN107356575A (zh) 多位置调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法
CN107290317A (zh) 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法
CN107389559A (zh) 多位置透射光谱测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN107167477A (zh) 多位置下双光程透射和荧光光谱测量复杂溶液成分的方法
CN107421903A (zh) 双光程和多位置调制光源测量游离血红蛋白含量的方法
CN107421922A (zh) 双光程透射和荧光光谱测量游离血红蛋白含量的方法
CN104568783B (zh) 一种土壤中砷含量的实时测量装置及方法
CN107290291A (zh) 双光程调制透射和荧光激发光源测量复杂溶液成分的方法
CN107421925A (zh) 多位置调制透射和荧光激发光源测量游离血红蛋白的方法
CN107421902A (zh) 双光程和多位置透射光谱测量游离血红蛋白含量的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170915