CN108776107B - 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 - Google Patents
一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108776107B CN108776107B CN201810729135.XA CN201810729135A CN108776107B CN 108776107 B CN108776107 B CN 108776107B CN 201810729135 A CN201810729135 A CN 201810729135A CN 108776107 B CN108776107 B CN 108776107B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- white balance
- calculation formula
- standard
- color
- concentration
- 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.)
- Active
Links
Images
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
- G01N21/75—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated
- G01N21/77—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator
- G01N21/78—Systems in which material is subjected to a chemical reaction, the progress or the result of the reaction being investigated by observing the effect on a chemical indicator producing a change of colour
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，包括以下步骤：选取全光谱光源、显色器皿、白平衡色板，将白平衡色板置于含有显色标准溶液的显色器皿周围，使用图像传感器对准标准溶液和白平衡色板，采集图像信息获得标准溶液溶液颜色的准确RGB值；将标准溶液对应的准确RGB值，套入一阶计算公式或二阶计算公式，然后按照作图法获得该溶液的浓度系数的值；然后标准溶液替换为待测样品溶液，并获得待测样品溶液颜色的准确RGB值，代入已知浓度系数的一阶计算公式或二阶计算公式即可获得待测样品的浓度C。本方法对无需与外界光环境隔离，对待测样品溶液和器材的洁净度要求低，同时实验步骤简单，便于操作，精确度高。
Description
技术领域
本发明涉及光谱分析领域，具体的涉及一种替代可见分光光度计的光谱分析方法。
背景技术
目前水质污染物分析的准确手段，大多是基于光谱分析中的分光光度法或比色法。比色法同时包括目视比色法或光电比色法，精确度没有分光光度法高，因此采用分光光度计的分光光度法应用最为广泛，分光光度法是采用一个可以产生多个波长的光源，通过系列分光装置，从而获得特定波长的单色光源，单色光辐射穿过被测物质溶液时，被该物质吸收的量与该物质的浓度和液层的厚度(光路长度)成正比。物质对光的选择性吸收波长，以及相应的吸收系数是该物质的物理常数。当已知某纯物质在一定条件下的吸收系数后可用同样条件将该供试品配成溶液，测定其吸收度,即可由上式计算出供试品中该物质的含量。
但是上述方法存在下列缺陷：
1、容易受外界光环境的干扰，光感原件必须与外界光源完全隔离，并且必须使用专有光源；
2、必须有复杂的透镜或反光镜组成比较光路以消除光强度变化的干扰；
3、对比色皿等显色器皿的透光一致性与洁净度要求高，甚至比色皿的摆放位置偏差都会对检测结果带来较大的干扰；
4、对待测溶液的透明度、洁净度要求较高，易受待测样的沉淀物颗粒物影响；
5、实验仪器分析步骤繁琐，技术程度高，需要专业的化验人员操作和进行维护。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种不受外界光环境干扰、无需复杂透镜，对待测溶液的透明度、洁净度无要求，对比色皿无特殊要求并且操作简便的一种替代可见分光光度计的光谱分析方法。
本发明采用的技术方案是：
S1、选取全光谱光源、显色器皿、白平衡色板，将白平衡色板置于所述显色器皿周围，使全谱光光源照射显色器皿与白平衡色板；
S2、将标准溶液与显色剂混合显色，将混合后的溶剂倒入显色器皿内；
S3、使用图像传感器对准标准溶液和白平衡色板，采集图像信息获得标准溶液的初始RGB值和白平衡色板的RGB值；然后将标准溶液的初始RGB值和白平衡色板的RGB值用计算机做白平衡修正后，获得标准溶液溶液颜色的准确RGB值；
S4、按照S1-S3的步骤得出各种浓度下标准溶液对应的准确RGB值，套入一阶计算公式或二阶计算公式，然后按照作图法获得该溶液的浓度系数的值，所述浓度系数包括一阶计算公式中的系数斜率K1、斜率K2、截距M或二阶计算公式中的系数斜率K、截距M。
S5、将S1-S3步骤中的标准溶液替换为待测样品溶液，并获得待测样品溶液颜色的准确RGB值，代入已知浓度系数的一阶计算公式或二阶计算公式即可获得待测样品的浓度C。
进一步的，所述步骤S4和S5中的一阶计算公式为
C＝K1(R/B)+K2(G/B)+M
C＝K1(R/G)+K2(B/G)+M
C＝K1(B/R)+K2(B/R)+M
二阶计算公式为：
C＝K(R/G)/B+M
C＝K(R/B)/G+M
C＝K(B/G)/R+M
进一步的，所述步骤S2中显色器皿采用比色皿，以用于反应和观测药液色彩变化。
进一步的，所述步骤S1中全谱光光源采用自然光、荧光管、LED全谱灯之中的任意一种作为光源。
进一步的，所述步骤S1中照射方式包括背面透射照射、侧面漫射照射、正面反射照射，或者任何同时照亮标准白平衡色板和药液的照射方式。
进一步的，所述图像传感器采用CCD传感器或CMOS传感器之中的任意一种。
本发明的有益效果：
本发明将常用的分光光度计测量特定光波长的单色光吸光光度值的方法更改为测量吸收待测物漫射光的色彩特性的变化；通过图像传感器读取待测样品溶液颜色的RGB值，使用自然环境光或任意发出全光谱光源的灯光装置即可作为光源，因此不需要特定波长的光源、无需与外界光环境隔离、不受外界光环境影响；同时不需要特殊光元件的比较光路以消除光强度变化的干扰。
因为不同于分光光度法测量待测样品溶液对于单色光的吸收度，因此本方法中对于盛放待测样品溶液的显色器皿的透光一致性、洁净度和摆放位置要求低，同时对待测样品溶液的透明度、洁净度要求低；因此本方法大大减少了对于实验环境和器皿精度的要求，同时直接通过图像传感器获得待测样品溶液颜色的RGB值，然后代入一阶计算公式或二阶计算公式即可获得实验数据，步骤简单，对实验人员的技术水平要求低。并且本发明方法比分光光度法的实验结果精密度较高。
附图说明
图1为本发明替代可见分光光度计的光谱分析方法的流程图；
图2为本发明的实施例3中根据铜标准液的准确RGB值代入一阶计算公式按照作图法得出的线性图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进一步详细说明。
实施例一
S1、使用自然光作为光源，比色皿为显色和反应器具，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取氨氮标准液浓度为0mg/L，2mg/L，5mg/L，7mg/L，10mg/L的标准样品，按照国标的方法与纳氏试剂显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0mg/L，2mg/L，5mg/L，7mg/L，10mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将浓度约为1mg/L,5mg/L，10mg/L的样品溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将待测样品按照国标HJ535-2009《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共5次，获得C测1，C测2，C测3，C测4，C测5；C比1，C比2，C比3，C比4，C比5，浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
综上可得：
方法一中，本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
方法二中，本方法与分光光度法比较，重现性和精密度接近。
方法三中，本方法与分光光度法比较，重现性和精密度接近。
实施例二
S1、本实施例使用自然光作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L，5.0mg/L,10mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1.0mg/L，5.0mg/L,10mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共5次，获得C测1，C测2，C测3，C测4，C测5；C比1，C比2，C比3，C比4，C比5，浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
综上，显然本发明方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例三
S1、本实施例使用自然光作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取铜标准液浓度为0.0mg/L，0.10mg/L，0.3mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与双环己酮草酰二腙显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.10mg/L，0.3mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G，以此为纵坐标，以浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。得出的示意图如图2所示，可以得出K1为11.846，K2为-11.846，M为-0.0532。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、1.0mg/L标准样浓度连续测量三次，获得的RGB值为R＝140，G＝152，B＝155,(2)R＝140，G＝152，B＝154，(3)R＝140，G＝153，B＝155代入一阶计算公式后得C测1＝1.09，C测2＝0.98，C测3＝1.06。同时做1.0mg/L标准样浓度对比样，分光光度计法所测得浓度为C比1＝0.98，C比2＝1.11，C比3＝1.05。
S7、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本方法的平均值是1.04，相对误差是5.67％，相对标准偏差是5.7％。
分光光度法的平均值是1.05，相对误差是6％，相对标准偏差是6.5％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例四
S1、本实施例使用自然光作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取铜标准液浓度为0.0mg/L，0.10mg/L，0.3mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与双环己酮草酰二腙显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.10mg/L，0.3mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/GB,或G/BR,或B/RG，以此为纵坐标，以浓度为横坐标作图获得二阶计算公式的K和M值。得出的示意图如图2所示，可以得出K为2.7679，M为-4.4532。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入二阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、1.0mg/L标准样浓度连续测量三次，获得的RGB值为R＝140，G＝152，B＝165,(2)R＝140，G＝151，B＝164，(3)R＝141，G＝151，B＝165代入二阶计算公式后得C测1＝1.02，C测2＝1.02，C测3＝1.02。同时做1.0mg/L标准样浓度对比样，分光光度计法所测得浓度为C比1＝0.98，C比2＝1.11，C比3＝1.05。
S7、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本方法的平均值是1.02，相对误差是2％，相对标准偏差是0％。
分光光度法的平均值是1.05，相对误差是6％，相对标准偏差是6.5％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例五
S1、本实施例使用自然光作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取COD浓度为0mg/L，20mg/L，40mg/L，80mg/L，160mg/L的标准样品，按照该方法流程显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0mg/L，20mg/L，40mg/L，80mg/L，160mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为50mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照《化学需氧量的测定》分光光度法的测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为52.45，相对误差为4.0％，相对标准偏差为1.9％。
分光光度法的平均值为52.64，相对误差为7.1％，相对标准偏差为6.1％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例六：
S1、本实施例将自然光更换为全谱LED灯作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为0.98，相对误差为1.9％，相对标准偏差为1.9％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例七：
S1、本实施例将自然光更换为荧光灯作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的后方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为1.02，相对误差为2％，相对标准偏差为4.0％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性较好，精密度较高。
实施例八：
S1、本实施例将荧光灯作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的旁边。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
本发明方法的平均值为1.01，相对误差为1.6％，相对标准偏差为2.7％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性和精密度比较好。
实施例九：
S1、本实施例将荧光灯作为光源，比色皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的前方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为1.07，相对误差为7％，相对标准偏差为0.46％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性相差不大，精密度比较高。
实施例十：
S1、本实施例将荧光灯作为光源，留有透明窗口的聚甲基丙烯酸甲酯做成的器皿为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的前方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为1.03，相对误差为3％，相对标准偏差为0.5％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性和精密度比较高。
实施例十一：
S1、本实施例将荧光灯作为光源，经过改造的特氟龙管为显色器皿，一小块标准的白平衡色卡，该白平衡色卡贴在比色皿的前方。
S2、取总磷标准液浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品，按照国标的方法与钼酸铵显色。
S3、将CMOS传感器或CCD传感器放置于正对比色皿与白平衡色卡的方向，获得浓度为0.0mg/L，0.5mg/L，1.0mg/L，1.5mg/L，2.0mg/L的标准样品的初始RGB值，经过白平衡处理后，获得准确的各标准溶液显色后的RGB值。
S4、将以上RGB值计算出R/G,R/B,或G/R,G/B或B/R,B/G。以此为纵坐标，浓度为横坐标作图获得一阶计算公式的K1,K2,M值。
S5、将标准样浓度为1.0mg/L的标准溶液按照1～3步骤获得RGB值，代入一阶计算公式，获得待测污染物浓度C测。
S6、将1mg/L标准溶液按照国标GB11893-89《总磷的测定钼酸铵分光光度法》的分光光度法测定获得比较值C比。
S7、重复步骤5～6共11次，获得C1～C11,浓度如下表：
S8、比较计算结果的平均值，相对误差，相对标准偏差。
本发明方法的平均值为0.97，相对误差为2.5％，相对标准偏差为0.93％。
分光光度法的平均值为0.98，相对误差为5.9％，相对标准偏差为6.4％。
综上，显然本方法与分光光度法比较，重现性和精密度比较高。
以上实施例中全光谱光源可以采用任意发出全光谱光的光源，并不限定于自然光、荧光灯和LED全谱灯这三种，为了节约设备，光线较好的情况使用自然光即可，只有光线较弱影响图像传感器采集图像才使用荧光灯等非自然光的光源。照射方式包括背面透射照射、侧面漫射照射、正面反射照射，或者任何同时照亮标准白平衡色板和药液的照射方式。
综上所述，本发明将常用的分光光度计测量特定光波长的单色光吸光光度值的方法更改为测量吸收待测物漫射光的色彩特性的变化；通过图像传感器读取待测样品溶液颜色的RGB值，使用自然环境光或任意发出全光谱光源的灯光装置即可作为光源，因此不需要特定波长的光源、无需与外界光环境隔离、不受外界光环境影响；同时不需要特殊光元件的比较光路以消除光强度变化的干扰。
因为不同于分光光度法测量待测样品溶液对于单色光的吸收度，因此本方法中对于盛放待测样品溶液的显色器皿的透光一致性、洁净度和摆放位置要求低，同时对待测样品溶液的透明度、洁净度要求低；因此本方法大大减少了对于实验环境和器皿精度的要求，同时直接通过图像传感器获得待测样品溶液颜色的RGB值，然后代入一阶计算公式或二阶计算公式即可获得实验数据，步骤简单，对实验人员的技术水平要求低。并且由以上实验结果可得，本发明方法比分光光度法的实验结果精密度更高、重现性更好。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选取全光谱光源、显色器皿、白平衡色板，将白平衡色板置于所述显色器皿周围，使全谱光光源照射显色器皿与白平衡色板；
S2、将标准溶液与显色剂混合显色，将混合后的溶剂倒入显色器皿内；
S3、使用图像传感器对准标准溶液和白平衡色板，采集图像信息获得标准溶液的初始RGB值和白平衡色板的RGB值；然后将标准溶液的初始RGB值和白平衡色板的RGB值用计算机做白平衡修正后，获得标准溶液溶液颜色的准确RGB值；
S4、按照S1-S3的步骤得出各种浓度下标准溶液对应的准确RGB值，套入一阶计算公式或二阶计算公式，然后按照作图法获得该溶液的浓度系数；
S5、将S1-S3步骤中的标准溶液替换为待测样品溶液，并获得待测样品溶液颜色的准确RGB值，代入已知浓度系数的一阶计算公式或二阶计算公式即可获得待测样品的浓度C；
所述步骤S4和S5中的一阶计算公式为
C＝K1(R/B)+K2(G/B)+M
C＝K1(R/G)+K2(B/G)+M
C＝K1(B/R)+K2(B/R)+M
二阶计算公式为：
C＝K(R/G)×255/B+M
C＝K(R/B)×255/G+M
C＝K(B/G)×255/R+M
其中K1、K2、K为浓度系数中的斜率，M浓度系数中的截距，R代表RGB值中的红色分量，G代表RGB值中的绿色分量，B代表RGB值中的蓝色分量。
2.根据权利要求1所述的一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，其特征在于：所述步骤S2中显色器皿采用比色皿。
3.根据权利要求1所述的一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，其特征在于：所述步骤S1中全谱光光源采用自然光、荧光管、LED全谱灯之中的任意一种作为光源。
4.根据权利要求1所述的一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，其特征在于：所述步骤S1中照射方式采用背面透射照射、侧面漫射照射、正面反射照射中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种替代可见分光光度计的光谱分析方法，其特征在于：所述图像传感器采用CCD传感器或CMOS传感器之中的任意一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810729135.XA CN108776107B (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810729135.XA CN108776107B (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108776107A CN108776107A (zh) | 2018-11-09 |
| CN108776107B true CN108776107B (zh) | 2021-04-27 |
Family
ID=64030974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810729135.XA Active CN108776107B (zh) | 2018-07-05 | 2018-07-05 | 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108776107B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110222698B (zh) * | 2019-05-24 | 2020-12-29 | 广东沁华智能环境技术股份有限公司 | 一种基于色彩信息处理进行水质分析的方法及系统 |
| CN110376188B (zh) * | 2019-05-30 | 2022-04-22 | 碧沃丰生物科技(广东)股份有限公司 | 一种基于图像分析的无机氮检测方法 |
| CN110672784A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-10 | 饶宾期 | 基于机器视觉的水体溶解氧检测装置 |
| CN111077200B (zh) * | 2019-12-13 | 2022-03-22 | 江苏大学 | 一种基于比色法构建光电致变色可视化传感器检测化学需氧量的方法 |
| CN111060459A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-24 | 佛山科学技术学院 | 一种基于rgb色彩体系的食品中还原糖、蛋白质快速检测方法 |
| CN111189955B (zh) * | 2020-01-17 | 2021-05-25 | 浙江大学 | 基于薄层色谱染色过程中颜色变化信息判定天然产物类别的方法 |
| CN113484285A (zh) * | 2021-07-07 | 2021-10-08 | 上海出版印刷高等专科学校 | 液体中溶质种类及浓度检测系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8493441B2 (en) * | 2009-09-11 | 2013-07-23 | Thonhauser Gmbh | Absorbance measurements using portable electronic devices with built-in camera |
| CN103063663A (zh) * | 2012-12-24 | 2013-04-24 | 大连大学 | 一种基于图像分析土壤中总磷含量的测定方法 |
| CN105675507B (zh) * | 2016-01-18 | 2019-01-08 | 浙江大学 | 一种基于手机颜色分析的半胱氨酸检测方法 |
| CN107426483A (zh) * | 2016-05-24 | 2017-12-01 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 可穿戴式人体生物信息检测装置、系统及检测方法 |
| CN105973886B (zh) * | 2016-05-30 | 2019-03-29 | 田发益 | 一种基于可见光光谱确定浓度值的方法及装置 |
| CN106442500A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-22 | 西安工业大学 | 一种原奶细菌浓度检测方法 |
-
2018
- 2018-07-05 CN CN201810729135.XA patent/CN108776107B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108776107A (zh) | 2018-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108776107B (zh) | 一种替代可见分光光度计的光谱分析方法 | |
| US9696261B2 (en) | Multi-channel device and method for measuring optical properties of a liquid | |
| US8493441B2 (en) | Absorbance measurements using portable electronic devices with built-in camera | |
| GB2561863A (en) | Methods for colorimetric analysis | |
| CN109632753B (zh) | 一种便携式吸光度测量装置及其方法 | |
| Oskolok et al. | Optical molecular analysis using office flatbed photo scanner: new approaches and solutions | |
| CN110542681B (zh) | 一种数字图像比色法检测食品中亚硝酸盐的方法 | |
| CN112964652A (zh) | 一种溶液比色分析快速检测装置、系统和检测方法 | |
| US20060007445A1 (en) | Arsenic meter | |
| Mohammad et al. | LED Based Spectrophotometer can compete with conventional one | |
| Erenas et al. | Use of digital reflection devices for measurement using hue-based optical sensors | |
| Neeley et al. | Multilayer film analysis for glucose in 1-microL samples of plasma. | |
| Tiuftiakov et al. | Digital color analysis for colorimetric signal processing: Towards an analytically justified choice of acquisition technique and color space | |
| JP2013134246A (ja) | 液体の着色度測定器 | |
| CN105372241A (zh) | 用于沉淀体系的仿生光谱滴定方法和滴定装置 | |
| CN1458529A (zh) | 基于图像技术的比色成分分析方法及其装置 | |
| JP2000227399A (ja) | 血液検査体の予備選別装置 | |
| Oskolok et al. | “Jedi sword”: A based on laser pointer handheld optical molecular analyzer | |
| Santoso et al. | Evaluating of a Super Bright LED as a Spectrophotometer Light Source at The Clinical Laboratory | |
| CN114927031B (zh) | 数字比色分析的教学方法、系统及样品室 | |
| Nazarenko | Optical sensors for manual and automatic titration in undergraduate laboratory | |
| Minamisawa et al. | Digital image analysis to standardize a photometric method in colorimetric quantification | |
| CN214584857U (zh) | 一种溶液比色分析快速检测装置、系统 | |
| Shrestha et al. | Fundamentals of Colorimetry | |
| CN113588630A (zh) | 一种比色法检测器及其检测方法 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20200115 Address after: 519000 No. 6, Xin Tang Road, well case Town, Doumen District, Zhuhai, Guangdong Applicant after: Hou Yanhui Address before: 519000 No. 6, Xin Tang Road, well case Town, Doumen District, Zhuhai, Guangdong Applicant before: Zhuhai Huatai environmental protection Polytron Technologies Inc |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |