CN108140122B - 一种混合物检测方法及设备 - Google Patents

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CN108140122B CN201780002742.XA CN201780002742A CN108140122B CN 108140122 B CN108140122 B CN 108140122B CN 201780002742 A CN201780002742 A CN 201780002742A CN 108140122 B CN108140122 B CN 108140122B
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Abstract

本发明的实施例公开一种混合物检测方法及设备，涉及物质检测技术，能够对混合物所含物质的比例含量进行检测。该方法包括对待测混合物进行测量谱线采集，识别待测混合物中的物质的种类；根据物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取每种物质的特征峰的强度比例；根据物质的种类查询所述相对活性数据库，获取每种物质对应的相对活性；根据每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的商，确定混合物所包含的物质的比例含量。本发明的实施例用于物质检测。

Description

一种混合物检测方法及设备
技术领域
本发明的实施例涉及物质检测技术，尤其涉及一种混合物检测方法及设备。
背景技术
在物质检测时，目前通过仪器分析检测主要基于数据库存储的物质特性对比，例如对物质的光谱特性进行对比，而基于混合物构建数据库时体量较大，例如，如果按原来的方法构建混合物数据库，数据量将会非常大，如果10000种物质两两混合将有49995000种可能，如果三三混合1.67*1011种可能，如果算上不同的混合比例，种类会增加100倍，使这种方案不可行。因此构建的数据库主要为单一纯物质的数据库，这仅能满足用来对单一物质的分析识别。并且采用该方法只能对物质种类进行识别，并不能实现对混合物所含物质的比例含量进行检测。
发明内容
本发明的实施例提供一种混合物检测方法及设备，能够对混合物所含物质的比例含量进行检测。
第一方面，提供一种混合物检测方法，包括：
对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，所述混合物的溶剂为所述第一标定物质；
根据所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；
根据所述物质的种类查询所述相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure GDA0003319492760000011
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，所述W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；
根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量。
第二方面，提供一种混合物检测设备，包括：
检测单元，用于对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，所述混合物的溶剂为第一标定物质；
处理单元，用于根据所述检测单元识别的所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；
所述处理单元，用于根据所述检测单元识别的所述物质的种类查询所述相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure GDA0003319492760000021
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在所述第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，所述W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；
所述处理单元，还用于根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量。
第三方面，提供一种混合物检测设备，包括：存储器、接口、处理器；存储器以及通信接口耦合至处理器；所述存储器用于存储计算机执行代码，所述处理器用于执行所述计算机执行代码控制执行第一方面的混合物检测方法，所述接口用于所述混合物检测设备与外部设备的数据传输。
第四方面，提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如第一方面的所述的混合物检测方法。
在上述方案中，首先，对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，混合物的溶剂为第一标定物质；然后，根据所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；根据所述物质的种类查询所述相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure GDA0003319492760000031
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，所述W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量；从而实现了对混合物所含物质的比例含量进行检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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为本发明实施例提供的一种混合物检测方法的流程图；
图2为本发明的另一实施例提供的混合物检测方法的流程图；
图3为本发明的再一实施例提供的混合物检测方法的流程图；
图4为本发明的实施例提供的混合物检测设备的结构示意图；
图5A为本发明的另一实施例提供的一种混合物检测设备的结构示意图；
图5B为本发明的又一实施例提供的一种混合物检测设备的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，本发明实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本发明实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
需要说明的是，本发明实施例中，“的(英文：of)”，“相应的(英文：corresponding，relevant)”和“对应的(英文：corresponding)”有时可以混用，应当指出的是，在不强调其区别时，其所要表达的含义是一致的。
本发明的实施例提供的混合物检测设备为安装有可执行本发明实施例提供的方法的软件客户端或软件系统或软件应用的PC等，具体的硬件实现环境可以为通用计算机形式，或者是ASIC的方式，也可以是FPGA，或者是一些可编程的扩展平台例如Tensilica的Xtensa平台等等。基本构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似。
基于上述的混合物检测设备，参照图1所示，本发明的实施例提供一种混合物检测方法，包括如下步骤：
101、对混合物进行测量谱线采集，识别混合物中的物质的种类，混合物的溶剂为第一标定物质。
102、根据物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取每种物质的特征峰的强度比例。
103、根据物质的种类查询所述相对活性数据库，获取每种物质对应的相对活性。
其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L。
Figure GDA0003319492760000051
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，所述W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数。其中，标准样本物质与第一标定物质等比例混合，测量谱线包括至少以下任一：拉曼光谱、红外光谱、激光诱导击穿光谱LIBS、质谱、色谱、离子迁移谱。其中，n至少为一次，一种优选示例为3-5次。
104、根据每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的商，确定待测混合物所包含的物质的比例含量。
在上述方案中，首先，对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，混合物的溶剂为第一标定物质；然后，根据所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；根据所述物质的种类查询所述相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure GDA0003319492760000052
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在第一标定物质与标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，所述W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量；从而实现了对混合物所含物质的比例含量进行检测。
此外在步骤101之前，首先需要构建相对活性数据库，参照图2所示，包括如下步骤：
201、在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，设定信号源的激发强度W、设置积分时间T。
202、获取标准样本物质的测量谱线的特征峰达到预定强度值I(i)时，标准样本物质的相对活性L。
203、将至少一个标准样本物质的相对活性L添加至相对活性数据库。
需要说明的是，由于标准样本物质不同时，其能够溶解其的溶剂(第一标定物质)也不同，为了进行统一计算，可以将相对活性换算为统一的参考第二标定物质的相对活性。举例说明，例如相对活性数据库部分物质溶于水、部分物质溶于酒精，则，溶于水的物质可以直接计算其相对活性L，并设置常数C＝1，对于溶于酒精的物质可以参照如下方法计算常数C的取值：
在第一标定物质与第二标定物质按照第二预定比例混合时，设定信号源的激发强度W1、设置积分时间T1；获取第一标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I1(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure GDA0003319492760000061
L1(i)＝I1(i)/(T1*W1)；获取第二标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I2(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure GDA0003319492760000062
L2(i)＝I2(i)/(T2*W2)；计算所述常数C＝L1\L2。即，将酒精与水混合后，取酒精的相对活性L酒精与水的相对活性L水的比值为C。基于以上方式可以将相对活性L换算至统一参考的标定物质，这样便不会影响后续待测混合物所包含的物质的比例含量的计算。当然，以上仅是以酒精和水作为标定物质进行的说明，选用其他物质作为标定物质时，常数a的计算方式是类似的，不再赘述。
示例性的，以测量谱线采用拉曼光谱为例，信号源为激光器，待测混合物为物质A和B的混合物，则对其检测方法参照图3所示，具体如下：
301、设定激光器的激发强度W、设置积分时间T，获取标准样本物质的拉曼光谱的特征峰达到强度值I(i)时，标准样本物质的相对活性L。
示例性的，积分时间T取值范围一般为0.1-10秒，激发强度取值350mW，可以对采集3-5次标准样本物质的拉曼光谱的特征峰的强度值，然后求平均，获取标准样本物质的相对活性
Figure GDA0003319492760000071
这里C的取值参照上述方式不再赘述。
302、将至少一个标准样本物质的相对活性L添加至相对活性数据库。
以此步骤301-302类推得到每种物质的相对活性，建立相对活性数据库。
303、对待测混合物进行拉曼光谱采集，识别待测混合物中的物质的种类A和B。
304、根据A和B的拉曼光谱的特征峰，获取A的拉曼光谱的特征峰的强度比例CA、B的拉曼光谱的特征峰的强度比例CB。
305、查询相对活性数据库，获取A的拉曼相对活性LA、B的拉曼相对活性LB。
306、计算待测混合物中A和B的比例含量为：(CA/LA):(CB/LB)。
以上仅是以两种物质的混合物为例进行说明，多种混合物可以按照此方法依次计算，以上为混合物比例的分析流程可以应用到如针化学反应过程中的无损检测反应程度，药物及化肥等物质合成过程中反应完成程度等联合检测场景。
本发明实施例可以根据上述方法示例对混合物检测设备进行功能模块的划分，例如，可以对应各个功能划分各个功能模块，也可以将两个或两个以上的功能集成在一个处理模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。需要说明的是，本发明实施例中对模块的划分是示意性的，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
提供一种示例为，图4示出了上述实施例中所涉及的混合物检测设备的一种可能的结构示意图，混合物检测设备包括：处理单元41、检测单元42。处理单元41用于支持混合物检测设备执行图1中的过程102、103、104；检测单元42用于支持混合物检测设备执行图1中的过程101；其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到对应功能模块的功能描述，例如在此不再赘述。
提供另一种示例为，图5A示出了上述实施例中所涉及的混合物检测设备的一种可能的结构示意图。混合物检测设备包括：通信模块51和处理模块52。处理模块52用于对混合物检测设备的动作进行控制管理，例如，处理模块52用于支持混合物检测设备执行图1中的过程101-104。通信模块51用于支持混合物检测设备与其他外部设备的数据传输，例如与传感器之间的通信，以获取传感器对测量谱线的采集结果。混合物检测设备还可以包括存储模块，用于存储混合物检测设备的程序代码和数据。
其中，处理模块52可以是处理器或控制器，例如可以是中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)，通用处理器，数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)，专用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本发明公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。所述处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。通信模块81可以是收发器、收发电路或通信接口等。存储模块可以是存储器。
示例性的，处理模块52可以为处理器，通信模块51可以为通信接口，存储模块可以为存储器，参阅图5B所示，提供一种混合物检测设备包括：处理器61、通信接口62、存储器63、总线64；存储器63、通信接口62通过总线64耦合至处理器61；总线64可以是外设部件互连标准(Peripheral Component Interconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(ExtendedIndustry Standard Architecture，EISA)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5B中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本发明的实施例还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当被计算机执行时使所述计算机执行上述实施例的混合物检测方法。
本发明的实施例还提供一种计算机程序产品，可直接加载到计算机的内部存储器中，并含有软件代码，所述计算机程序经由计算机载入并执行后能够实现上述实施例提供的混合物检测方法。
结合本发明公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、闪存、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。另外，该ASIC可以位于核心网接口设备中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于核心网接口设备中。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种混合物检测方法，其特征在于，包括：
对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，所述混合物的溶剂为第一标定物质；
根据所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；
根据所述物质的种类查询相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure FDA0003319492750000011
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在所述第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；
根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，设定信号源的激发强度W、设置积分时间T；
获取所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时，标准样本物质的相对活性L；
将至少一个标准样本物质的相对活性L添加至所述相对活性数据库。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一标定物质与第二标定物质按照第二预定比例混合时，设定信号源的激发强度W1、设置积分时间T1；所述第二标定物质为溶剂；
获取第一标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I1(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure FDA0003319492750000012
L1(i)＝I1(i)/(T1*W1)；获取第二标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I2(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure FDA0003319492750000013
L2(i)＝I2(i)/(T1*W1)；
计算所述常数C＝L1\L2。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述标准样本物质与所述第一标定物质等比例混合。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述测量谱线包括至少以下任一：拉曼光谱、红外光谱、LIBS、质谱、色谱、离子迁移谱。
6.一种混合物检测设备，其特征在于，包括：
检测单元，用于对混合物进行测量谱线采集，识别所述混合物中的物质的种类，所述混合物的溶剂为第一标定物质；
处理单元，用于根据所述检测单元识别的所述物质的种类选择每种物质的测量谱线的特征峰，获取所述每种物质的特征峰的强度比例；
所述处理单元，用于根据所述检测单元识别的所述物质的种类查询相对活性数据库，获取所述每种物质对应的相对活性，其中所述相对活性数据库包括至少一种标准样本物质的相对活性L，其中，
Figure FDA0003319492750000021
L(i)＝I(i)/(T*W)，C为常数，在所述第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，T为所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时的积分时间，W为所述测量谱线的信号源的激发强度，n为对所述标准样本物质的测量谱线的特征峰的强度值的采集次数；
所述处理单元，还用于根据所述每种物质的特征峰的强度比例以及相对活性的乘积，确定所述混合物所包含的物质的比例含量。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述处理单元还用于在第一标定物质与所述标准样本物质按照第一预定比例混合时，设定信号源的激发强度W、设置积分时间T；获取所述标准样本物质的测量谱线的特征峰达到强度值I(i)时，标准样本物质的相对活性L；将至少一个标准样本物质的相对活性L添加至所述相对活性数据库。
8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述处理单元具体用于在所述第一标定物质与第二标定物质按照第二预定比例混合时，设定信号源的激发强度W1、设置积分时间T1；所述第二标定物质为溶剂；获取第一标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I1(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure FDA0003319492750000022
L1(i)＝I1(i)/(T1*W1)；获取第二标定物质的测量谱线的特征峰达到强度值I2(i)时，所述第一标定物质的相对活性
Figure FDA0003319492750000023
L2(i)＝I2(i)/(T1*W1)；计算所述常数C＝L1\L2。
9.根据权利要求6-8任一项所述的设备，其特征在于，所述标准样本物质与所述第一标定物质等比例混合。
10.根据权利要求6-8任一项所述的设备，其特征在于，所述测量谱线包括至少以下任一：拉曼光谱、红外光谱、LIBS、质谱、色谱、离子迁移谱。
11.一种混合物检测设备，其特征在于，包括：存储器、接口、处理器；存储器以及通信接口耦合至处理器；所述存储器用于存储计算机执行代码，所述处理器用于执行所述计算机执行代码控制执行权利要求1～5任一项所述的混合物检测方法，所述接口用于所述混合物检测设备与外部设备的数据传输。
12.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行如权利要求1～5任一项所述的混合物检测方法。
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