CN107290317A - 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法 - Google Patents

双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107290317A
CN107290317A CN201710529572.2A CN201710529572A CN107290317A CN 107290317 A CN107290317 A CN 107290317A CN 201710529572 A CN201710529572 A CN 201710529572A CN 107290317 A CN107290317 A CN 107290317A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorescence
spectrum
excitation light
light source
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
CN201710529572.2A
Other languages
English (en)
Inventor
罗永顺
林凌
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.)
Guangdong Polytechnic Normal University
Original Assignee
Guangdong Polytechnic Normal 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 Guangdong Polytechnic Normal University filed Critical Guangdong Polytechnic Normal University
Priority to CN201710529572.2A priority Critical patent/CN107290317A/zh
Publication of CN107290317A publication Critical patent/CN107290317A/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
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • 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
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (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)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，包括：调制装置对荧光激发光源进行调制，荧光激发光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋且同轴，荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，光谱接收装置采集荧光光谱；位移平台在保证荧光激发光源出光光口和光谱接收装置入射狭缝同轴前提下，控制荧光激发光源移动，采集荧光光谱；将采集到的两个荧光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荧光光谱，归一化后与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；同样方法采集未知复杂溶液的双光程下的频域内荧光光谱，归一化后带入数学模型，得到所测目标成分的含量。

Description

双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法
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，尤其涉及一种双光程荧光光谱测量包装袋内复杂溶液的复杂溶液所测目标成分含量的方法。
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所测目标成分的含量，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。
荧光光谱测量由于其非接触、无污染、针对性强的特性也有可能实现包装袋内复杂溶液所测目标成分的含量检测。但受到入射光强、光程长度和所测目标浓度的影响，导致荧光有严重的自吸收问题，因此会导致光谱的非线性，且传统的荧光光谱无法完全消除光谱背景噪声的影响，针对这一问题，本发明提出了一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法。
发明内容
本发明提供了一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，本发明测量针对性强，消除了光谱背景噪声的影响，极大抑制了荧光自吸收等带来的非线性影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，且可操作性强，详见下文描述：
一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，所述方法包括以下步骤：
荧光激发光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋，调制装置调制荧光激发光源使其发出方波光信号，荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台在保证荧光激发光源出光光口和光谱接收装置入射狭缝同轴前提下，控制荧光激发光源移动，由光谱接收装置采集荧光光谱；
将两个位置处采集到荧光光谱变换到频域，构造频域内荧光光谱后归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；
采集未知复杂溶液样品两位置处的荧光光谱，将其变换到频域构造频域内荧光光谱后归一化并带入数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量；
所述方法测量得到的两位置处的荧光光谱是与产生荧光的位置、强度同时相关的荧光光谱，增加被测物质的信息量；抑制荧光自吸收带来的非线性影响；消除光谱背景噪声影响；实现快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量。
所述构造频域内荧光光谱的步骤具体为：
调制装置将荧光激发光源调制成方波光信号，由光谱接收装置采集荧光光谱，将荧光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荧光光谱。
其中，位移平台控制荧光激发光源移动，由光谱接收装置采集荧光光谱的步骤具体为：
荧光激发光源在位置a处对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台控制荧光激发光源移动至位置b，由光谱接收装置采集荧光光谱；
或，
荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置在位置a处采集荧光光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，采集位置b处的荧光光谱；
或，
在位置a处由荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，在位置a’处由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台控制荧光激发光源和光谱接收装置分别移动至位置b、b’处，由光谱接收装置采集荧光光谱。
其中，所述方法还包括：
在荧光激发光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置入射狭缝紧贴包装袋且同轴；
或，
在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与荧光激发光源出光光口紧贴包装袋且同轴；
或，
在荧光激发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且同轴。
其中，所述a位置为入射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置a下的荧光光谱；在保证入射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制入射光纤移动到位置b处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置b下的荧光光谱。
其中，所述a位置为出射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置a下的荧光光谱；在保证入射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制出射光纤移动到位置b处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置b下的荧光光谱。
其中，a、a’分别为入射光纤和出射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对该位置下的荧光光谱；在保证入射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制入射光纤和出射光纤分别移动到位置b、b’处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置下的荧光光谱。
进一步地，所述荧光激发光源为紫外线灯、紫外激光管或紫外发光管，可直接发出紫外光或经光纤传导。
进一步地，所述位移平台为步进电机或磁铁吸合装置；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。
上述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光程，在不同光程长下采集袋装复杂溶液受到同一调制荧光激发光源激发的荧光光谱，据此实现对袋装复杂溶液成分含量的无损检测；
2、本发明利用复杂溶液中特殊物质受到紫外光激发会产生荧光的特性，测量针对性强，但由于在光程方向上随紫外光入射深度不同而产生不同的荧光强度，且激发荧光产生位置与接收位置的距离不同均会导致荧光的自体吸收不同，而双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，因此增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的非线性影响；
3、本发明通过构造频域内的荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，可操作性强。
附图说明
图1为双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法原理图；
图2为实施例1中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法示意图；
图3为实施例2中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图4为实施例3中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图5为实施例4中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图6为实施例5中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图7为实施例6中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图8为实施例7中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图；
图9为实施例8中双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法另一示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1：第一光程； 2：第二光程；
3：荧光激发光源； 4：入射光纤；
5：包装袋； 6：位移平台；
7：光谱接收装置； 8：出射光纤；
9：调制装置； a、a’：第一位置；
b、b’：第二位置。
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。
将调制装置放置于荧光激发光源光路之中时，光会周期性的通过和遮挡。此时荧光激发光源发出的光被调制成具有一定频率的方波光信号。激发复杂溶液得到的荧光光谱每个波长的频率与光源发出的方波光频率一致，以荧光光谱某一波长λ为例，图1为λ波长的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波长的光强和背景噪声，此时光谱接收装置接收到的光强幅值是λ波长的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波长的光强和背景噪声，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荧光光谱，可以消除光谱背景噪声，大幅度提高信噪比。
双光程荧光激发光源法利用复杂溶液中特殊物质受到紫外光激发会产生荧光的特性，测量针对性强，但由于在光程方向上随紫外光入射深度不同而产生不同的荧光强度，且激发荧光产生位置与接收位置的距离不同均会导致荧光的自体吸收不同，而双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，因此增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的非线性影响，同时构造的频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，可操作性强。
实施例1
本发明实施例提供的双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，所使用到的器件如图2所示，包括：荧光激发光源3、包装袋5、位移平台6、光谱接收装置7以及调制装置9。
其中，保证荧光激发光源3出光光口与光谱接收装置7入射狭缝紧贴包装袋5且同轴，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3在第一位置a(对应第一光程1)处对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7采集荧光光谱。随后通过位移平台6在保证荧光激发光源3出光光口和光谱接收装置7出射狭缝同轴的前提下，控制荧光激发光源移动至第二位置b(对应第二光程2)，由光强接收装置7采集荧光光谱。
将a、b两个位置处采集的荧光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荧光光谱，由此消除光谱背景噪声的影响，将两个频域内荧光光谱归一化处理，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。
其中，本发明实施例对上述数学模型建立的过程不做赘述，为本领域技术人员所公知。
采集未知复杂溶液样品a、b两处位置的荧光光谱，每个波长的时间序列变换至频域，以各个波长的基波分量构造频域内荧光光谱，将两个频域内荧光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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例2
本发明实施例与实施例1的区别仅在于，荧光激发光源3、与光谱接收装置7的移动方式的不同，详见下文描述：
参见图3，保证荧光激发光源3出光光口与光谱接收装置7入射狭缝紧贴包装袋5且同轴，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7在第一位置a处采集荧光光谱。随后通过位移平台6在保证荧光激发光源3出光光口和光谱接收装置7入射狭缝同轴的前提下，控制光谱接收装置7移动至第二位置b，采集第二位置b处的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例3
本发明实施例与实施例1的区别仅在于，荧光激发光源3、与光谱接收装置7的移动方向的不同，详见下文描述：
参见图4，保证荧光激发光源3出光光口与光谱接收装置7入射狭缝紧贴包装袋5且同轴，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，在第一位置a处由荧光激发光源3对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，在第一位置a’处由光谱接收装置7采集荧光光谱，随后通过位移平台6在保证荧光激发光源3出光光口和光谱接收装置7入射狭缝同轴的前提下，控制荧光激发光源3和光谱接收装置7分别移动至第二位置b、b’处，由光强接收装置7接收荧光光强。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例4
具体实现时，由于空间结构的限制，可能会出现荧光激发光源3与光谱接收装置7不能紧贴包装袋5的情况，这时可以通过在荧光激发光源3与光谱接收装置7处分别设置一光纤，作为入射光纤4与出射光纤8。
参见图5，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋3且保证同轴，a位置为入射光纤4的第一位置，光谱接收装置7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过位移平台6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例5
本发明实施例与实施例4的不同仅在于，出射光纤8、与第一位置a、第二位置b的设置不同，详见下文描述：
参见图6，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋3且保证同轴，a位置为出射光纤8的第一位置，光谱接收装置7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过位移平台6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制出射光纤8移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例6
本发明实施例与实施例4的不同仅在于，入射光纤4、出射光纤8、与第一位置a、a’；第二位置b、b’的设置不同，详见下文描述：
参见图7，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋3且保证同轴，a、a’分别为入射光纤4和出射光纤8的第一位置，光谱接收装置7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a、a’下的荧光光谱；随后通过位移平台6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4和出射光纤8分别移动到第二位置b、b’处，光谱接收装置7采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b、b’下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例7
本发明实施例与实施例4不同的是，该实施例仅包括入射光纤4，详见下文描述：
参见图8，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7采集荧光光谱，入射光纤4与光谱接收装置7入射狭缝分别紧贴包装袋3且保证同轴，a位置为入射光纤4的第一位置，光谱接收装置7采集入射光纤4相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过位移平台6在保证入射光纤4与光谱接收装置7狭缝位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4移动到第二位置b处，光谱接收装置7采集入射光纤4相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例8
本发明实施例与实施例4不同的是，该实施例仅包括出射光纤8，详见下文描述：
参见图9，调制装置9调制荧光激发光源3使其发出方波光信号，荧光激发光源3对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置7经过出射光纤8采集荧光光谱，荧光激发光源3出光光口与出射光纤8分别紧贴包装袋3且保证同轴，光谱接收装置7采集荧光激发光源3与出射光纤8相对第一位置a下的荧光光谱；随后通过位移平台6在保证荧光激发光源3出光光口与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制荧光激发光源3移动到第二位置b处，光谱接收装置5采集荧光激发光源3与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例9
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，荧光激发光源可以为紫外线灯，可直接发出紫外光或经入射光纤4传导。位移平台6为步进电机，光谱接收装置7为光谱仪，调制装置9为斩波器，详见下文描述：
如图5所示，斩波器9调制紫外线灯3使其发出方波光信号，紫外线灯3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，光谱仪7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋5且同轴，a位置为入射光纤4的第一位置，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过步进电机6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4移动到第二位置b处，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例10
本发明实施例与实施例9不同的是，荧光激发光源3为紫外发光管，可直接发出紫外光或经入射光纤4传导。
如图5所示，斩波器9调制紫外发光管3使其发出方波光信号，紫外发光管3通过入射光纤4对包装袋5内的袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱仪7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋5且同轴，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过步进电机6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4移动到第二位置b处，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例11
本发明实施例与实施例9、10不同的是，荧光激发光源3为紫外激光管，可直接发出紫外光或经入射光纤4传导；位移平台6为磁铁吸合装置，详见下文描述：
如图5所示，斩波器9调制紫外激光管3使其发出方波光信号，紫外激光管3通过入射光纤4对包装袋5内袋装复杂溶液样品进行激发，光谱仪7经过出射光纤8采集荧光光谱，入射光纤4与出射光纤8分别紧贴包装袋5且同轴，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对该第一位置a下的荧光光谱；随后通过磁铁吸合装置6在保证入射光纤4与出射光纤8位置依旧同轴的前提下，控制入射光纤4移动到第二位置b处，光谱仪7采集入射光纤4与出射光纤8相对第二位置b下的荧光光谱。
其中，后续的构造频域内荧光光谱、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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。
实施例12
本发明实施例与上述实施例9、10、11不同的是，荧光激发光源3根据实际应用中的需要还可以采用其他型号的荧光激发光源、位移平台6也可以采用其他的移动装置，光谱接收装置7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、a’，位置b、b’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双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，双光程测量得到的两个光谱是与产生荧光的位置、及荧光强度同时相关的荧光光谱，增加了被测物质的信息量，极大抑制了荧光自吸收等带来的光谱非线性影响，且频域内荧光光谱消除了光谱背景噪声的影响，实现了快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量，测量针对性强，可操作性强。

Claims (10)

1.一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
荧光激发光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋，调制装置调制荧光激发光源使其发出方波光信号，荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台在保证荧光激发光源出光光口和光谱接收装置入射狭缝同轴前提下，控制荧光激发光源移动，由光谱接收装置采集荧光光谱；
将两个位置处采集到荧光光谱变换到频域，构造频域内荧光光谱后归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；
采集未知复杂溶液样品两位置处的荧光光谱，将其变换到频域构造频域内荧光光谱后归一化并带入数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量；
所述方法测量得到的两位置处的荧光光谱是与产生荧光的位置、强度同时相关的荧光光谱，增加被测物质的信息量；抑制荧光自吸收带来的非线性影响；消除光谱背景噪声影响；实现快速、无污染的袋装复杂溶液成分的高精度测量。
2.根据权利要求1所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，所述构造频域内荧光光谱的步骤具体为：
调制装置将荧光激发光源调制成方波光信号，由光谱接收装置采集荧光光谱，将荧光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荧光光谱。
3.根据权利要求1所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，控制荧光激发光源移动，由光谱接收装置采集荧光光谱的步骤具体为：
荧光激发光源在位置a处对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台控制荧光激发光源移动至位置b，由光谱接收装置采集荧光光谱；
或，
荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，由光谱接收装置在位置a处采集荧光光谱；
位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，采集位置b处的荧光光谱；
或，
在位置a处由荧光激发光源对袋装复杂溶液样品进行激发，在位置a’处由光谱接收装置采集荧光光谱；
位移平台控制荧光激发光源和光谱接收装置分别移动至位置b、b’处，由光谱接收装置采集荧光光谱。
4.根据权利要求1或2所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在荧光激发光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置入射狭缝紧贴包装袋且同轴；
或，
在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与荧光激发光源出光光口紧贴包装袋且同轴；
或，
在荧光激发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且同轴。
5.根据权利要求3所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，
a位置为入射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置a下的荧光光谱；在保证入射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制入射光纤移动到位置b处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置b下的荧光光谱。
6.根据权利要求3所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，
a位置为出射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置a下的荧光光谱；在保证出射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制出射光纤移动到位置b处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置b下的荧光光谱。
7.根据权利要求3所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，
a、a’分别为入射光纤和出射光纤的第一位置，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对该位置下的荧光光谱；在保证入射光纤与出射光纤同轴的前提下，位移平台控制入射光纤和出射光纤分别移动到位置b、b’处，由光谱接收装置采集入射光纤与出射光纤相对位置下的荧光光谱。
8.根据权利要求3所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，所述荧光激发光源为紫外线灯、紫外激光管或紫外发光管，可直接发出紫外光或经入射光纤传导。
9.根据权利要求3所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，其特征在于，所述位移平台为步进电机或磁铁吸合装置；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。
10.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的一种双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法，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。
CN201710529572.2A 2017-07-02 2017-07-02 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法 Pending CN107290317A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710529572.2A CN107290317A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710529572.2A CN107290317A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107290317A true CN107290317A (zh) 2017-10-24

Family

ID=60099762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710529572.2A Pending CN107290317A (zh) 2017-07-02 2017-07-02 双光程调制荧光激发光源测量袋装复杂溶液成分的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107290317A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114812402A (zh) * 2022-05-20 2022-07-29 南昌航空大学 一种同轴位移检测的光学方法

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1912587A (zh) * 2005-08-12 2007-02-14 深圳大学 时间分辨荧光光谱测量和成像方法及其装置
WO2009032981A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Baker Hughes Incorporated A system and method for dual path length optical analysis of fluids downhole
CN101672769A (zh) * 2009-09-30 2010-03-17 浙江大学 气体浓度测量仪
CN101706434A (zh) * 2009-09-04 2010-05-12 中国环境科学研究院 能检测光吸收或光透射的荧光光度计
CN101793678A (zh) * 2010-02-22 2010-08-04 天津大学 等腰直角形横截面样品池的散射物质光谱测量装置与方法
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
CN102207459A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 中国科学院电子学研究所 基于集成光技术的傅里叶变换芯片光谱仪
CN102258366A (zh) * 2011-08-17 2011-11-30 天津大学 一种正交方波调制光电容积脉搏波测量装置和测量方法
CN102389313A (zh) * 2011-08-17 2012-03-28 天津大学 一种方波调制光电容积脉搏波测量装置和测量方法
CN102519916A (zh) * 2011-12-29 2012-06-27 江苏大学 一种在线检测农药浓度的方法和装置
CN102879366A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 常州大学 检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统及方法
CN104224196A (zh) * 2014-09-24 2014-12-24 天津大学 无创测量血液成分浓度的方法
WO2017020000A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 The Research Foundation For The State University Of New York Spectroscopic methods for body fluid age determination
CN106419861A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 天津大学 抬高电平的正交方波调制光电容积脉搏波测量装置和方法

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1912587A (zh) * 2005-08-12 2007-02-14 深圳大学 时间分辨荧光光谱测量和成像方法及其装置
WO2009032981A1 (en) * 2007-09-05 2009-03-12 Baker Hughes Incorporated A system and method for dual path length optical analysis of fluids downhole
CN101706434A (zh) * 2009-09-04 2010-05-12 中国环境科学研究院 能检测光吸收或光透射的荧光光度计
CN101672769A (zh) * 2009-09-30 2010-03-17 浙江大学 气体浓度测量仪
CN101793678A (zh) * 2010-02-22 2010-08-04 天津大学 等腰直角形横截面样品池的散射物质光谱测量装置与方法
CN102207459A (zh) * 2010-03-31 2011-10-05 中国科学院电子学研究所 基于集成光技术的傅里叶变换芯片光谱仪
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
CN102258366A (zh) * 2011-08-17 2011-11-30 天津大学 一种正交方波调制光电容积脉搏波测量装置和测量方法
CN102389313A (zh) * 2011-08-17 2012-03-28 天津大学 一种方波调制光电容积脉搏波测量装置和测量方法
CN102519916A (zh) * 2011-12-29 2012-06-27 江苏大学 一种在线检测农药浓度的方法和装置
CN102879366A (zh) * 2012-09-21 2013-01-16 常州大学 检测量子点与生物分子相互作用的液滴微流控系统及方法
CN104224196A (zh) * 2014-09-24 2014-12-24 天津大学 无创测量血液成分浓度的方法
WO2017020000A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 The Research Foundation For The State University Of New York Spectroscopic methods for body fluid age determination
CN106419861A (zh) * 2016-10-20 2017-02-22 天津大学 抬高电平的正交方波调制光电容积脉搏波测量装置和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张永忠: "《仪器分析》", 31 December 2014 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114812402A (zh) * 2022-05-20 2022-07-29 南昌航空大学 一种同轴位移检测的光学方法
CN114812402B (zh) * 2022-05-20 2023-12-26 南昌航空大学 一种同轴位移检测的光学方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
de Mello et al. An improved experimental determination of external photoluminescence quantum efficiency
CN109061295A (zh) 一种近场微波谐振器谐振频率测量系统及方法
CN105181672B (zh) 一种拉曼光谱波数及强度实时校正方法
CN105954213B (zh) 一种检测时间分辨瞬态吸收光谱的装置及方法
CN106802288A (zh) 基于可调谐激光和超连续谱激光的气体检测装置和方法
CN106596058B (zh) 光栅衍射效率光谱测量装置和测量方法
CN109991189A (zh) 一种基于波数漂移修正的固定点波长调制气体浓度测量装置及其测量方法
CN105784648A (zh) 一种光致发光钻石检测方法及装置
CN105823755A (zh) 一种基于可调谐半导体激光的自混合气体吸收传感系统
CN107367484A (zh) 一种无损测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
CN100465617C (zh) 基于步进扫描的光调制反射光谱方法及装置
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
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
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
CN107179283A (zh) 一种无损测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN206930368U (zh) 一种宽禁带半导体量子点荧光的二阶相关性测量系统
CN107421928A (zh) 双光程调制荧光激发光源测量血袋内游离血红蛋白的方法
CN107290318A (zh) 双光程和多位置调制荧光激发光源测溶液成分含量方法
CN107356574A (zh) 多位置荧光光谱测量袋装复杂溶液成分含量的方法
CN107367493A (zh) 双光程频域内荧光光强测量血袋内游离血红蛋白的方法
CN107389634A (zh) 双光程和多位置调制荧光激发光源测量游离血红蛋白方法
CN107167460A (zh) 双光程荧光光谱测量袋装复杂溶液成分含量的方法
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
CN107179307A (zh) 双光程荧光光谱测量血袋内游离血红蛋白含量的方法
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

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

Application publication date: 20171024

RJ01 Rejection of invention patent application after publication