CN108885175A - 基于拉曼光谱和libs的物质检测方法、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及物质检测技术领域，特别是涉及一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法、装置及电子设备。该方法包括：控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。该实施方式充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率。

Description

基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法、装置及电子设备

技术领域

本申请涉及物质检测技术领域，特别是涉及一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法、装置及电子设备。

背景技术

目前，常用的物质检测设备包括拉曼检测设备和激光诱导击穿光谱仪(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)等。在使用这些物质检测设备进行物质检测时通常是使用其中一个设备或者两个设备来进行物质检测。

在同时使用两个设备进行物质检测时，拉曼检测设备和LIBS检测设备完全独立，有各自的检测光路和不同的激光焦点位置，并且通常是在一个设备检测完成后再开始另一个设备的检测，以至于物质的检测效率不高。

发明内容

本申请实施例提供一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法、装置及电子设备，主要用于解决进行物质检测时存在检测效率低的问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的一个技术方案是：提供一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，所述方法包括：

控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

可选地，所述控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，包括：

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期；

或者，

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作；

或者，

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。

可选地，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块的检测焦点重合。

可选地，所述方法还包括：

判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；

若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；

若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；

若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程；

若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤。

可选地，所述判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件具体包括：

当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件；当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件。

可选地，所述方法还包括：

对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；

展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的另一个技术方案是：提供一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置，应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，所述装置包括：

第一检测模块，用于控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；

第二检测模块，用于当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

可选地，所述第二检测模块具体用于：

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期；

或者，

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作；

或者，

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。

可选地，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块的检测焦点重合。

可选地，所述装置还包括：

判断模块，用于判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；

第三检测模块，用于若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；

第四检测模块，用于若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；

第五检测模块，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程；

第六检测模块，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤。

可选地，所述判断模块具体用于：

当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件；当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件。

可选地，所述装置还包括：

识别模块，用于对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；

展示模块，用于展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，拉曼检测模块；LIBS检测模块；与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块均耦合至所述处理器；所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够基于所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块，执行如上所述的方法。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的再一个技术方案是：提供一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上所述的方法。

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的还一个技术方案是：提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括：非易失性计算机可读存储介质以及内嵌于所述非易失性计算机可读存储介质的计算机程序指令；所述计算机程序指令包括用以使处理器执行如上所述的方法的指令。

本申请实施例提供了一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法、装置及电子设备。该方法首先控制LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，其中，LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期三个阶段，然后在LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。该实施方式充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法中所述LIBS检测的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法中所述拉曼检测的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法中一种LIBS检测与拉曼检测结合的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法中另一种LIBS检测与拉曼检测结合的示意图；

图6是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法中又一种LIBS检测与拉曼检测结合的示意图；

图7是本申请另一实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图；

图8是本申请又一实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图；

图9是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置示意图中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

LIBS技术是激光技术和光谱技术结合的产物，其在分析物质元素组成方面具有较强的技术优势。LIBS技术可以进行多种元素同步分析，其测量对象可以是固体、液体、气体，也可以是硬度高、难溶的物质。LIBS技术的工作原理是：当激光器发出一束激光脉冲，借助透镜将高功率脉冲激光束聚焦到待测样品上，待测样品被烧蚀激发，在其表面瞬间产生并形成等离子体，通过收集并分析等离子体中的原子或离子光谱的波长和强度信息，从而实现对待测样品中元素的定性和定量分析。

拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的光谱分析技术，拉曼散射效应是指某一频率的单色光照射到一些物质上时，光在被散射后频率会发生变化的现象，其原因是光子与物质分子发生了非弹性碰撞。光子在这一过程如若损失一部分能量，使散射光频率小于入射光频率，称这种散射为斯托克斯散射；反之当光子获得了一部分能量时，称之为反斯托克斯散射。斯托克斯散射与反斯托克斯散射的频率与入射光频率的差值，称为拉曼位移。对于同一种物质分子，斯托克斯散射的频率会随着入射光的频率而变化，但拉曼位移是保持不变的。也就是说，拉曼位移与入射光频率无关，只与物质分子中极化率发生变化的振动有关。

本申请实施例提供的物质检测方法，应用于上述LIBS技术和拉曼光谱技术，下面结合附图，对本申请实施例作进一步阐述。

请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图。该方法应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，该方法包括：

步骤101、控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；

步骤102、当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

本申请实施例提供的物质检测方法可以由智能终端设备(比如手机、平板电脑、机器人、服务器等)执行。所述LIBS检测模块和拉曼检测模块可以是所述智能终端设备的组成部分，也可以作为单独的硬件模块而存在。

其中，所述LIBS检测模块具体可以是激光诱导击穿光谱仪，其通过超短脉冲激光聚焦物品表面形成等离子体，利用光谱仪对等离子体发射光谱进行分析，以此来识别物品中的元素(比如N、P、O等)组成成分，进而可以进行材料的识别、分类、定性以及定量分析等，其最终获取的是物质的原子数据。在本实施例中，请参阅图2，一个周期内，所述LIBS检测的主要包括三个阶段：激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期。激光脉冲发射阶段用于由所述LIBS检测模块向待检测物质发射激光脉冲，一个周期内其持续时长一般是几个到十几个纳秒。光谱采集阶段即对当前所形成的光谱进行采集，一个周期内其持续时长一般是几个毫秒。由于激光脉冲激光器的硬件限制，不能在短时间内反复的进行激光脉冲发射和激光脉冲发射停止的操作，两次脉冲发射之间必须间隔一段时间，因此，所述LIBS检测还包括空闲期这一阶段。空闲期即暂停激光发射并且暂停光谱采集的阶段，一个周期内空闲期的持续时长不做具体限定，可以是100毫秒，也可以是190毫秒，等等。在本实施例中，可以根据LIBS检测的发射激光脉冲的次数以及拉曼检测中光谱采集的时长来确定所述空闲期的时长。在对待检测物质进行LIBS检测时，一般情况下需要持续几个到几十个周期，并不仅限于图2中所示的五个周期。

鉴于上述LIBS检测模块的工作特点，本申请实施例充分利用其空闲期来进行拉曼检测，避免空闲期的时间被浪费，使对待检测物质进行检测的总时间相对缩短。

其中，可以对LIBS检测的每个阶段进行监控，当系统监控到其处于空闲期时，控制拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测。在对LIBS检测的每个阶段进行监控时，可以基于预定的周期检测所述LIBS检测模块当前处于哪个工作阶段。

其中，所述拉曼检测模块是基于拉曼光谱的基本原理对物质中的分子结构进行考察，该分子结构具体包括基团、化学键等，所述拉曼检测模块具体可以是拉曼光谱仪等。在本实施例中，请参阅图3，所述拉曼检测主要包括两个阶段：激光发射、光谱收集阶段，以及激光停止、背景收集阶段。激光发射、光谱收集阶段即拉曼检测模块对待检测物质发射激光，并对当前所形成的光谱进行拉曼光谱采集。激光停止、背景收集阶段即停止发射拉曼激光脉冲，此时对背景进行光谱收集，也即是获取环境中的噪声，该噪声包括环境光引起的噪声、仪器本身造成的噪声等等。从激光发射、光谱收集阶段所收集的光谱中去掉所述背景收集的光谱，即最终所要获取到的所述待检测物质的拉曼光谱，基于该拉曼光谱进行分析从而获取所述待检测物质的相关信息。

需要说明的是，所述拉曼检测的每个周期可以时长相同，也可也时长不相同，可以根据信噪比和波峰高度确定下一个周期的时间长度。在一个周期内，所述拉曼检测的光谱收集和背景收集可以交替进行。在对待检测物质进行拉曼检测时，可以持续一个周期，也可以持续几个周期。

在本实施例中，请参阅图4，所述控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，包括：控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期。

该实施方式将拉曼检测的两个阶段分配到LIBS检测的两个相邻的空闲期中进行。需要说明的是，此时，所述拉曼检测的激光发射、光谱收集阶段，和激光停止、背景收集阶段时长相同，或者，这两个阶段的时长也可以不完全相同，只要其时间长度差值在预设时间范围内即可，比如第一阶段时长为190毫秒，第二阶段时长为185毫秒，其时长差值5毫秒在预设时间范围内。该时长与所述LIBS检测的一个周期内的空闲期时长相关。其中，上述第一周期可以是所述LIBS检测的任意一个周期，并不限制其必须是LIBS检测的第一个周期，所述第二周期是与所述第一周期相邻的周期，所述“相邻”仅指所述第一周期之后的周期，不包括第一周期之前的周期。

通过上述结合的方式对待检测物质进行检测时，所述LIBS检测模块和所述拉曼检测模块各自可以对应两套独立的光学系统，也可以共享同一光学系统，或者共享相同的透镜，等，在此不做限定，只要不同时间发射的两束激光的空间焦点位置重合即可。该焦点所在的位置也即是放置待检测物质的位置，所述“重合”具体可以是两个焦点的位置一一对应，完全重合；也可以是两个焦点之间相差预设的距离。因此，通过精确地时间控制，所述LIBS检测和所述拉曼检测在时隙上可以形成如图4所示的方式而互相不造成影响。

在其他一些实施例中，请参阅图5，所述控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，包括：控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作。在本实施例中，将拉曼检测的两个阶段分配到LIBS检测的一个空闲期中进行，即在一个周期内的空闲期中完成一次拉曼检测。其中，所述第一周期可以是所述LIBS检测的任意一个周期，并不限制其必须是LIBS检测的第一个周期。进行一次拉曼检测的时长与所述LIBS检测的一个周期内的空闲期时长相关。拉曼检测的两个阶段对应的时长可以相等也可以不相等，在此不做限制。需要说明的是，通过该方式结合进行LIBS检测和拉曼检测时，所述LIBS检测模块和所述拉曼检测模块各自可以对应两套独立的光学系统，也可以共享同一光学系统，或者共享相同的透镜，等，在此不做限定，只要不同时间发射的两束激光的空间焦点位置重合即可。该焦点所在的位置也即是放置待检测物质的位置，所述“重合”具体可以是两个焦点的位置一一对应，完全重合；也可以是两个焦点之间相差预设的距离。因此，通过精确地时间控制，所述LIBS检测和所述拉曼检测在时隙上可以形成如图5所示的方式而互相不造成影响。

在其他一些实施例中，请参阅图6，所述控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，包括：控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。比如，在第一个周期的空闲期和第二个周期的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在第三个周期的空闲期和第四个周期的空闲期进行背景收集操作。在这里，只要保证拉曼检测的光谱收集时间和背景收集时间尽量相等即可，而不需要限制其各自必须是交替进行。

此外，在连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作之后，可以不必立刻进行所述连续M个周期内的空闲期进行背景收集的操作，比如，在第一个周期的空闲期和第二个周期的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在第五个周期的空闲期和第六个周期的空闲期进行背景收集操作，其中第三个周期和第四个周期保持空闲状态。

需要说明的是，通过该方式结合进行LIBS检测和拉曼检测时，所述LIBS检测模块和所述拉曼检测模块各自可以对应两套独立的光学系统，也可以共享同一光学系统，或者共享相同的透镜，等，在此不做限定，只要不同时间发射的两束激光的空间焦点位置重合即可。该焦点所在的位置也即是放置待检测物质的位置，所述“重合”具体可以是两个焦点的位置一一对应，完全重合；也可以是两个焦点之间相差预设的距离。因此，通过精确地时间控制，所述LIBS检测和所述拉曼检测在时隙上可以形成如图6所示的方式而互相不造成影响。

需要说明的是，将LIBS检测和拉曼检测结合从而对待检测物质进行识别的方式并不仅限于图4、图5、图6，还可以以其他方式进行结合。

本申请实施例提供了一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，该方法首先控制LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，其中，LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期三个阶段，然后在LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。该实施方式充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率，提升了设备的感知性能和用户体验。

图7是本申请另一实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图，请参阅图7，图7与上述图1的主要区别在于，所述方法还包括：

步骤103、判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；

所述预设的检测终止条件指的是用于确定所述LIBS检测和所述拉曼检测何时终止激光脉冲发射的条件。具体地，所述判断所述LIBS检测是否满足预设的检测终止条件包括：当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件，否则，所述LIBS检测不满足预设的检测终止条件，其中，所述预设阈值可以根据待检测物质的类型来确定，针对不同种类的待检测物质可以设置不同的阈值；所述预设阈值也可以根据经验人为确定，而不区分待检测物质的类别。所述判断所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件包括：当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件，否则，所述拉曼检测不满足预设的检测终止条件。

需要说明的是，也可以用信噪比、LIBS检测的总时长等其他因素来确定所述LIBS检测是否满足预设的检测终止条件，而不仅限于LIBS检测的激光脉冲发射的次数。也可以用拉曼检测的激光脉冲发射次数、拉曼检测的总时长等其他因素来确定所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件，而不仅限于信噪比。

步骤104、若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；

当所述LIBS检测满足预设的检测终止条件，而拉曼检测不满足预设的检测终止条件时，停止LIBS检测并且重新确定拉曼检测的周期，使当前为单独的拉曼检测模式。该重新确定的时间周期可以不必限定是LIBS检测的空闲期的时长，其可以不再受LIBS检测的固定周期的限制。可以根据当前拉曼检测所花费的时间和当前已经采集到的拉曼光谱的强度，确定剩余还需要的时长，从而确定所述拉曼检测的周期，比如，基于当前采集到的拉曼光谱计算其信噪比，将计算得到的信噪比与所述预设的检测终止条件对应的信噪比进行比较，确定其差值，根据所述差值确定还需采集的拉曼光谱，从而确定所述周期。在这里，根据当前的检测结果重新确定所述拉曼检测的检测周期，从而可以使整体检测效率尽量保持稳定。需要说明的是，还可以通过其他方式确定所述拉曼检测的新的周期。此外，所述拉曼检测也可以维持原周期状态继续进行检测，只要所述拉曼检测所收集的数据满足预设要求即可。

步骤105、若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；继续进行LIBS检测时，可以维持其原周期状态，当LIBS检测的激光脉冲发射次数满足预设阈值时，停止所述LIBS检测。

步骤106、若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程。

步骤107、若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤，也即是跳转至上述步骤101，重复执行上述步骤101-103。

需要说明的是，在重复上述步骤后，如果所述LIBS检测和所述拉曼检测在预设时间范围内依然不满足所述预设的检测终止条件时，即表示所述LIBS检测和所述拉曼检测超时，此时，系统可以主动中断光学检测过程，或者系统发出预设的告警以提醒用户终止检测，或者采取其他方式。

本申请实施例提供了一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，该方法首先控制LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，其中，LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期三个阶段，然后在LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，并且判断LIBS检测和拉曼检测何时终止，根据判断结果做出相应地处理，比如拉曼检测未终止而LIBS检测终止时，重新确定拉曼检测的周期并继续进行拉曼检测。一方面，充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率，提升了设备的感知性能和用户体验；另一方面，根据当前的检测结果重新确定所述拉曼检测的检测周期，从而可以使整体的检测效率尽量保持稳定。

图8是本申请又一实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法的流程示意图，请参阅图8，图8与上述图7的主要区别在于，所述方法还包括：

步骤108、对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；

步骤109、展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

在本实施例中，对LIBS检测的光谱进行识别，其检测结果主要包括待检测物质的元素(比如N、P、O等)组成成分，通过分析其元素组成从而识别出待检测物质。对拉曼检测的光谱进行识别，其检测结果主要包括分子结构，比如基团、化学键等，通过分析其分子结构组成从而识别出待检测物质。其中，可以通过预设的识别算法识别所述待检测物质，例如，将采集的元素数据与预设数据库中的元素数据进行比对，从而识别出该元素对应的具体是哪种物质。

此外，基于上述实施例，当所述LIBS检测满足预设的检测终止条件而拉曼检测不满足预设的检测终止条件时，可以在继续进行拉曼检测的同时对所述LIBS检测的光谱进行识别，使拉曼检测和LIBS光谱识别的两个过程并行运行，从而缩短总的物质检测时间。当所述LIBS检测不满足预设的检测终止条件而拉曼检测满足预设的检测终止条件时，可以在继续进行LIBS检测的同时对所述拉曼检测的光谱进行识别，使LIBS检测和拉曼光谱识别的两个过程并行运行，从而缩短总的物质检测时间。当所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足预设的检测终止条件时，可以同时进行LIBS光谱识别和拉曼光谱识别，使这两个过程并行运行，从而缩短总的物质检测时间，提高物质检测效率。

在本申请实施例中，执行本方法的智能终端设备还用于将LIBS检测模块和拉曼检测模块的检测结果展示给用户。两种方式所得到的检测结果可以进行互相验证和关联，在操作界面展示时，可以高亮显示互相验证一致的检测结果，或者高亮显示存在差异的检测结果，从而帮助用户查看最终的检测结果。还可以根据各自的检测结果用图片、视频、3D图等方式将相应物质展示给用户，从而更形象地展示所检测出的物品，有利于用户查看。还可以通过其他方式展示这两种方式的检测结果。此外，在智能终端设备的显示屏上展示这两种方式的检测结果时可以分屏展示，以方便用户对比查看。

本申请实施例提供了一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，该方法首先控制LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，其中，LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期三个阶段，然后在LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，并且判断LIBS检测和拉曼检测何时终止，根据判断结果做出相应地处理，比如拉曼检测未终止而LIBS检测终止时，重新确定拉曼检测的周期并继续进行拉曼检测，此外，在LIBS检测和拉曼检测结束后，对各自采集的光谱进行识别，并且展示检测结果。该实施方式，首先，充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率，提升了设备的感知性能和用户体验；其次，根据当前的检测结果重新确定所述拉曼检测的检测周期，从而可以使整体的检测效率尽量保持稳定；最后，将最终检测结果呈现给用户，可以方便用户及时掌握待检测物质的信息。

请参阅图9，图9是本申请实施例提供的一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置的结构示意图。该装置20应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，该装置20包括：第一检测模块21和第二检测模块22。

其中，所述第一检测模块21，用于控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；所述第二检测模块22，用于当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

在本实施例中，所述第二检测模块22具体用于：当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期；或者，当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作；或者，当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。

其中，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块的检测焦点重合。

在其他一些实施例中，同样请参阅图9，所述装置20还包括：判断模块23、第三检测模块24、第四检测模块25、第五检测模块26以及第六检测模块27。所述判断模块23，用于判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；所述第三检测模块24，用于若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；所述第四检测模块25，用于若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；所述第五检测模块26，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程；所述第六检测模块27，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤。

其中，所述判断模块23具体用于：当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件；当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件。

在其他一些实施例中，同样请参阅图9，所述装置20还包括：识别模块28和展示模块29。所述识别模块28，用于对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；所述展示模块29，用于展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

值得说明的是，上述装置内的模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请的方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本申请方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本申请实施例提供了一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置，该装置首先控制LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，其中，LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期三个阶段，然后在LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，并且判断LIBS检测和拉曼检测何时终止，根据判断结果做出相应地处理，比如拉曼检测未终止而LIBS检测终止时，重新确定拉曼检测的周期并继续进行拉曼检测，此外，在LIBS检测和拉曼检测结束后，对各自采集的光谱进行识别，并且展示检测结果。该实施方式，首先，充分利用LIBS检测的空闲期来交替进行拉曼检测，从而最大程度上让LIBS检测和拉曼检测并行运行，缩短了物质检测的时间，提高了物质检测效率，提升了设备的感知性能和用户体验；其次，根据当前的检测结果重新确定所述拉曼检测的检测周期，从而可以使整体的检测效率尽量保持稳定；最后，将最终检测结果呈现给用户，可以方便用户及时掌握待检测物质的信息。

图10是本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图，该电子设备30能够执行如上所述的基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法。该电子设备30包括：

一个或者多个处理器31，图10中以一个处理器31为例，拉曼检测模块32，LIBS检测模块33，以及与所述至少一个处理器31通信连接的存储器34。

其中，处理器31可以通过总线或者其他方式与拉曼检测模块32、LIBS检测模块33以及存储器34连接，图10中以通过总线连接为例。

拉曼检测模块32具体可以是拉曼检测光谱仪，LIBS检测模块33具体可以是LIBS检测光谱仪。拉曼检测模块32和LIBS检测模块33均包括激光脉冲发射和光谱采集两个阶段，所采集的光谱由所述处理器31进行处理，从而识别所述待检测物质。

存储器34作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法对应的程序指令/模块(例如，附图9中所示的模块)。处理器31通过运行存储在存储器34中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法。

存储器34可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置的使用所创建的数据等。此外，存储器34可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器34可选包括相对于处理器31远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器34中，当被所述一个或者多个处理器31执行时，执行上述任意方法实施例中的基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101至步骤102，图7中的方法步骤101至步骤107，图8中的方法步骤101至步骤109，实现图9中的模块21-29的功能。

上述产品可执行本申请实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请实施例所提供的方法。

本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：

(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机、多媒体手机、功能性手机，等。

(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等。

(3)服务器：提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

(4)机器人。

(5)其他具有数据交互功能的电子装置。

本申请实施例提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被电子设备执行上述任意方法实施例中的基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101至步骤102，图7中的方法步骤101至步骤107，图8中的方法步骤101至步骤109，实现图9中的模块21-29的功能。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性计算机可读存储介质上的计算程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时时，使所述计算机执行上述任意方法实施例中的基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤101至步骤102，图7中的方法步骤101至步骤107，图8中的方法步骤101至步骤109，实现图9中的模块21-29的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (15)

1.一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测方法，应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，其特征在于，所述方法包括：

控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测，包括：

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期；

或者，

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作；

或者，

控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块的检测焦点重合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；

若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；

若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；

若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程；

若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件具体包括：

当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件；当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；

展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

7.一种基于拉曼光谱和LIBS的物质检测装置，应用于拉曼检测模块和LIBS检测模块，其特征在于，所述装置包括：

第一检测模块，用于控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测，所述LIBS检测包括激光脉冲发射阶段、光谱采集阶段以及空闲期；

第二检测模块，用于当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述空闲期对所述待检测物质执行拉曼检测。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二检测模块具体用于：

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的第二周期内的第二空闲期进行背景收集操作，其中，所述第一周期和所述第二周期为相邻的两个周期；

或者，

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的第一周期内的第一空闲期进行拉曼激光发射、光谱收集、以及背景收集操作；

或者，

当所述LIBS检测模块处于所述空闲期时，控制所述拉曼检测模块在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行拉曼激光发射和光谱收集操作，在所述LIBS检测的连续M个周期内的空闲期进行背景收集操作，其中，所述M是大于1的自然数。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块的检测焦点重合。

10.根据权利要求7至9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

判断模块，用于判断所述LIBS检测和所述拉曼检测是否满足预设的检测终止条件；

第三检测模块，用于若所述LIBS检测满足，所述拉曼检测不满足，则重新确定所述拉曼检测的周期，根据确定的所述周期控制所述拉曼检测模块对所述待检测物质执行拉曼检测；

第四检测模块，用于若所述LIBS检测不满足，所述拉曼检测满足，则停止所述拉曼检测并且继续进行所述LIBS检测，直至所述LIBS检测满足所述预设的检测终止条件；

第五检测模块，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都满足，则结束光学检测流程；

第六检测模块，用于若所述LIBS检测和所述拉曼检测都不满足，则执行所述控制所述LIBS检测模块对待检测物质执行LIBS检测的步骤。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述判断模块具体用于：

当所述LIBS检测的激光脉冲发射的次数大于或者等于预设阈值时，所述LIBS检测满足预设的检测终止条件；当所述拉曼检测的光谱信噪比达到预设值时，所述拉曼检测满足预设的检测终止条件。

12.根据权利要求7至11任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

识别模块，用于对所述LIBS检测和所述拉曼检测所采集的光谱进行识别，以获取所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果；

展示模块，用于展示所述LIBS检测和所述拉曼检测的检测结果。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

拉曼检测模块；

LIBS检测模块；

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块均耦合至所述处理器；

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令程序，所述指令程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够基于所述拉曼检测模块和所述LIBS检测模块，执行权利要求1至6任一项所述的方法。

14.一种非易失性计算机可读存储介质，其特征在于，所述非易失性计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1至6任一项所述的方法。

15.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括：非易失性计算机可读存储介质以及内嵌于所述非易失性计算机可读存储介质的计算机程序指令；所述计算机程序指令包括用以使处理器执行权利要求1至6任一项所述的方法的指令。