CN107894406B - 傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法、装置、存储介质和计算机设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法、装置、存储介质和计算机设备。获取红外信号启动参数的峰值，动镜与定镜相互垂直时，红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值，得到此时激光信号启动参数，获取音圈电机的预设运行扫描频率，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数，将温湿度数据实时值与其预设值进行比较，激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；当温湿度数据实时值等于其预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数，这样可以确保运行时动镜与定镜相互垂直，提高输出的红外信号运行参数进行光谱分析时的分辨率。
Description
技术领域
本发明涉及光谱分析仪控制技术领域，特别是涉及一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法、装置、存储介质和计算机设备。
背景技术
傅里叶变换红外光谱分析仪可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。傅里叶变换红外光谱分析仪测定样品时，采用连续波长的光源照射样品，样品分子会吸收某些波长的光，没有被吸收的光到达探测器，进行信号处理得到待测样品的光谱，通过获取的光谱对样品进行分析处理。
傅里叶变换红外光谱仪是第三代红外光谱仪，经过麦克尔逊干涉仪的两束相干光间的光程差改变，探测器所测得的光强也随之改变，再与样品作用从而得到干涉图，探测器将得到的干涉信号送入计算机进行傅里叶变换的数学处理，把干涉图还原成红外光谱图。傅里叶变换红外光谱仪没有色散元件，主要部件有光源、麦克尔逊干涉仪、样品池、检测器、计算机，麦克尔逊干涉仪是傅里叶变换红外光谱仪的核心部件，其作用是将复色光变为干涉光，麦克尔逊干涉仪包括动镜、定镜和分束器。如图1所示，一种傅里叶变换红外光谱分析仪，包括[1]电磁电机1，[2]电磁电机2，[3]定镜，[4]分束镜，[5]动镜，[6]音圈电机，[7]反射镜1，[8]反射镜2，[9]激光器，[10]红外光源，[11]激光传感器，[12]红外传感器以及[13]控制模块。
随着傅里叶变换红外光谱分析仪的应用范围越来越广，傅里叶变换红外光谱分析仪的使用环境呈现多样化及不确定性，包括振动干扰、温度变化及仪器倾斜放置等等，这些都将导致动镜和定镜不能垂直，使得分束器透射和反射的两束光不能重叠，傅里叶变换红外光谱分析仪输出红外信号参数进行分析时，光谱的分辨率降低。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可提高光谱分辨率的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法、装置、存储介质和计算机设备。
一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，包括步骤：
获取红外信号启动参数的峰值；
当红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数；
根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数；
将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；
当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数。
一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，包括：
启动参数获取模块，用于获取红外信号启动参数的峰值；
启动结束判断模块，用于当红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数；
运行参数获取模块，用于根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数；
运行参数比较模块，用于将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；
运行参数输出模块，用于当温湿度数据实时值等于预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设值时，输出红外信号运行参数。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行该程序时实现上述方法的步骤。
上述傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法、装置、存储介质及计算机设备，傅里叶变换红外光谱分析仪开机启动，启动阶段，获取红外信号启动参数的峰值，傅里叶变换红外光谱分析仪中的动镜与定镜相互垂直时，红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值，找到了动镜与定镜的垂直时对应的激光信号启动参数，获取音圈电机的预设运行扫描频率，进入运行阶段，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数，将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数，这样可以确保运行时动镜与定镜相互垂直，提高输出的红外信号运行参数在进行光谱分析时的分辨率，即提高了傅里叶变换红外光谱分析仪的光谱分辨率。
附图说明
图1为傅里叶变换红外光谱分析仪的结构示意图；
图2为一个实施例中傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法的流程示意图；
图3为一个实施例中傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，包括步骤：
S100，获取红外信号启动参数的峰值。
当傅里叶变换红外光谱分析仪开机启动时，通过PID(Proportion IntegralDerivative，比例积分微分)算法将音圈电机速度调节至1～10倍正常运行速度，音圈电机根据预设启动扫描频率运行，比如傅里叶变换红外光谱分析仪检测样品时运行为5Hz，那么启动阶段设置为4倍，即音圈电机以20Hz的频率运行，这样可采集40个信号参数，增加测量的时效性。由于启动阶段需通过调节电磁电机使激光信号和红外信号达到平稳输出，音圈电机的运行以时间为基准，然后通过模数转换电路获取红外信号启动参数，如音圈电机半个周期内的脉冲数量、信号包络和红外信号的峰值等参数。
S300，当红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数。
音圈电机控制信号的扫描周期，电磁电机是调节动镜与定镜的垂直度，当动镜与定镜相互垂直时，输出的红外信号值达到最大，输出的红外信号值最大的点，即为动镜与定镜的垂直点，启动阶段找出最佳的启动控制点即动镜与定镜垂直点后，将音圈电机设置为正常运行。
S500，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数。
当傅里叶变换红外光谱分析仪内部温湿度发生变化时，定镜与动镜的垂直度将发生变化，致使输出的红外信号和激光干涉信号发生变化，激光信号的包络或脉冲发生变化时，也说明动镜与定镜的垂直度发生了变化。
S700，将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较。
通过将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较，可以反映动镜与定镜的垂直度是否发生了变化。
S900，当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数。
当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，说明此时动镜与定镜相互垂直，则输出红外信号运行参数。
上述傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，傅里叶变换红外光谱分析仪开机启动，启动阶段，获取红外信号启动参数的峰值，傅里叶变换红外光谱分析仪中的动镜与定镜相互垂直时，红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值，找到了动镜与定镜的垂直时对应的激光信号启动参数，获取音圈电机的预设运行扫描频率，进入运行阶段，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数，将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数，这样可以确保运行时动镜与定镜相互垂直，提高输出的红外信号运行参数在进行光谱分析时的分辨率，即提高了傅里叶变换红外光谱分析仪的光谱分辨率。
在一个实施例中，傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法中获取红外信号启动参数的峰值的步骤之后还包括：
当红外信号启动参数的峰值不为预设最大峰值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数；
根据电磁电机控制参数控制电磁电机，得到更新的红外信号启动参数；
当红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数的步骤包括：
当更新的红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数。
当红外信号启动参数的峰值不为预设最大峰值时，说明启动时，动镜与定镜不是相互垂直，需要对启动阶段进行校准，通过控制电磁电机的运转，以调节动镜与定镜的垂直度，至动镜与定镜相互垂直。
其中，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数的步骤具体可以包括：
根据电磁电机调节等级与红外信号启动参数的峰值的对应关系，得到红外信号启动参数的峰值所处调节等级；
基于电磁电机调节等级与电磁电机控制参数的对应关系，得到红外信号启动参数的峰值所处调节等级对应的电磁电机控制参数。
电磁电机控制算法采用1024个调节等级，两个电磁电机共1024*1024个调节等级，如果按照等级顺序进行处理将耗费大量的时间，所以需要进行快速寻找调节，方法是采用两个循环进行调节，第一个循环为粗调，找出符合条件的红外信号启动参数的峰值所处区域范围，然后在该区域范围内进行微调，找出对应的电磁电机控制参数。
在一个实施例中，傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法中将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较的步骤之后还包括：
当温湿度数据实时值小于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差小于预设差值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数以控制电磁电机，得到更新的温湿度数据实时值、更新的激光信号运行参数以及更新的红外信号运行参数；
当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数的步骤包括：
当更新的温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且更新的激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出更新的红外信号运行参数。
振动干扰、温度变化及傅里叶变换红外光谱分析仪放置的微小倾斜等等都将导致动镜和定镜不能严格垂直，导致光谱的分辨率发生变化，所以实时采集傅里叶变换红外光谱分析仪内部温湿度信息和激光信号，当温湿度数据发生变化或者激光信号运行参数发生变化时，比如激光信号的包络或脉冲发生变化时，说明动镜与定镜的垂直度发生了变化，将其反馈至电磁电机控制电路，两个电磁电机控制调节定镜，实时调节动镜与定镜至相互垂直，此时，温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值，提高输出的红外信号运行参数在进行光谱分析时的分辨率，即提高了傅里叶变换红外光谱分析仪的光谱分辨率。
在一个实施例中，傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法中将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较的步骤之后还包括：
当温湿度数据实时值大于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差大于预设差值时，返回获取红外信号启动参数的峰值的步骤。
当温湿度数据实时值大于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差大于预设差值时，按照启动阶段流程重新校准。
在一个实施例中，如图3所示，一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，包括：
启动参数获取模块100，用于获取红外信号启动参数的峰值；
启动结束判断模块300，用于当红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数；
运行参数获取模块500，用于根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数；
运行参数比较模块700，用于将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；
运行参数输出模块900，用于当温湿度数据实时值等于预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设值时，输出红外信号运行参数。
上述傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，傅里叶变换红外光谱分析仪开机启动，启动阶段，获取红外信号启动参数的峰值，傅里叶变换红外光谱分析仪中的动镜与定镜相互垂直时，红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值，找到了动镜与定镜的垂直时对应的激光信号启动参数，获取音圈电机的预设运行扫描频率，进入运行阶段，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数，将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数，这样可以确保运行时动镜与定镜相互垂直，提高输出的红外信号运行参数在进行光谱分析时的分辨率，即提高了傅里叶变换红外光谱分析仪的光谱分辨率。
在一个实施例中，傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置中启动参数获取模块之后还包括：
调整参数获取模块，用于当红外信号启动参数的峰值不为预设最大峰值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数；
启动调整模块，用于根据电磁电机控制参数控制电磁电机，得到更新的红外信号启动参数；
启动结束判断模块用于当更新的红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数。
其中，傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置中调整参数获取模块包括：
调节等级确定单元，用于根据电磁电机调节等级与红外信号启动参数的峰值的对应关系，得到红外信号启动参数的峰值所处调节等级；
控制参数确定单元，基于电磁电机调节等级与电磁电机控制参数的对应关系，得到红外信号启动参数的峰值所处调节等级对应的电磁电机控制参数。
一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法的步骤。
上述存储介质及计算机设备，傅里叶变换红外光谱分析仪开机启动，启动阶段，获取红外信号启动参数的峰值，傅里叶变换红外光谱分析仪中的动镜与定镜相互垂直时，红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值，找到了动镜与定镜的垂直时对应的激光信号启动参数，获取音圈电机的预设运行扫描频率，进入运行阶段，根据预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数，将温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将激光信号运行参数与激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；当温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且激光信号运行参数与激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出红外信号运行参数，这样可以确保运行时动镜与定镜相互垂直，提高输出的红外信号运行参数在进行光谱分析时的分辨率，即提高了傅里叶变换红外光谱分析仪的光谱分辨率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，其特征在于，包括步骤：
获取红外信号启动参数的峰值；
当所述红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数；
根据所述预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数；
将所述温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；
当所述温湿度数据实时值等于所述温湿度数据的预设值，且所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出所述红外信号运行参数。
2.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，其特征在于，所述获取红外信号启动参数的峰值的步骤之后还包括：
当所述红外信号启动参数的峰值不为预设最大峰值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数；
根据所述电磁电机控制参数控制电磁电机，得到更新的红外信号启动参数；
所述当所述红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数的步骤包括：
当所述更新的红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数。
3.根据权利要求2所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，其特征在于，所述根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数的步骤包括：
根据电磁电机调节等级与红外信号启动参数的峰值的对应关系，得到所述红外信号启动参数的峰值所处调节等级；
基于电磁电机调节等级与电磁电机控制参数的对应关系，得到所述红外信号启动参数的峰值所处调节等级对应的电磁电机控制参数。
4.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，其特征在于，所述将所述温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差与预设差值进行比较的步骤之后还包括：
当所述温湿度数据实时值小于温湿度数据的预设值，且所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差小于预设差值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数以控制电磁电机，得到更新的温湿度数据实时值、更新的激光信号运行参数以及更新的红外信号运行参数；
所述当所述温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出所述红外信号运行参数的步骤包括：
当所述更新的温湿度数据实时值等于温湿度数据的预设值，且所述更新的激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差等于预设差值时，输出所述更新的红外信号运行参数。
5.根据权利要求1所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制方法，其特征在于，所述将所述温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差与预设差值进行比较的步骤之后还包括：
当所述温湿度数据实时值大于温湿度数据的预设值，且所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差大于预设差值时，返回所述获取红外信号启动参数的峰值的步骤。
6.一种傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，其特征在于，包括：
启动参数获取模块，用于获取红外信号启动参数的峰值；
启动结束判断模块，用于当所述红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数；
运行参数获取模块，用于根据所述预设运行扫描频率获取温湿度数据实时值、激光信号运行参数以及红外信号运行参数；
运行参数比较模块，用于将所述温湿度数据实时值与温湿度数据的预设值进行比较，并将所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差与预设差值进行比较；
运行参数输出模块，用于当所述温湿度数据实时值等于预设值，且所述激光信号运行参数与所述激光信号启动参数之差等于预设值时，输出所述红外信号运行参数。
7.根据权利要求6所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，其特征在于，所述启动参数获取模块之后还包括：
调整参数获取模块，用于当所述红外信号启动参数的峰值不为预设最大峰值时，根据电磁电机控制算法得到电磁电机控制参数；
启动调整模块，用于根据所述电磁电机控制参数控制电磁电机，得到更新的红外信号启动参数；
所述启动结束判断模块用于当所述更新的红外信号启动参数的峰值为预设最大峰值时，获取音圈电机的预设运行扫描频率以及激光信号启动参数。
8.根据权利要求7所述的傅里叶变换红外光谱分析仪的控制装置，其特征在于，所述调整参数获取模块包括：
调节等级确定单元，用于根据电磁电机调节等级与红外信号启动参数的峰值的对应关系，得到红外信号启动参数的峰值所处调节等级；
控制参数确定单元，基于电磁电机调节等级与电磁电机控制参数的对应关系，得到所述红外信号启动参数的峰值所处调节等级对应的电磁电机控制参数。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-5中任意一项所述方法的步骤。
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