CN109541100A - 多通道波长的信号漂移处理方法、装置及多通道检测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道波长的信号漂移处理方法、装置及多通道检测器，其中，方法包括以下步骤：采集待测样品的多通道检测信号；检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与当前漂移组分相对应的漂移因子；根据漂移因子和多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。该方法根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

Description

多通道波长的信号漂移处理方法、装置及多通道检测器

技术领域

本发明涉及液相色谱分析技术领域，特别涉及一种多通道波长的信号漂移处理方法、装置及多通道检测器。

背景技术

目前，液相色谱系统存在一些影响性能的因素，其中，主要表现为长时间的漂移，而对信号中漂移进行筛除补偿等处理是十分必要的。

相关技术，根据朗伯比尔定律，A＝Log(I/I0)，吸光度的计算中需要扣除参考光I0，现有的多通道检测器，将进样初期测定的光信号定义为参考光，然而，这种方式下参考光和信号光往往不是同时测量，在通常为数十分钟的进样过程中，系统引起的信号漂移和波动容易使得计算出的吸光度偏离真实值。

另外，对于单个波长信号，系统引起的漂移可以使用一条随时间变化的曲线来描述，可以通过拟合等手段进行补偿处理，然而对于多通道的检测器，不同波长通道中系统引起的漂移曲线往往各不相同，也互不相关，比如灯随温度的漂移，一般是温度越高，光强增大，而检测器的漂移，温度越高，光电转换的效率随波长的不同而各有不同，因此对于漂移的扣除或补偿比较困难。

发明内容

本发明是发明人基于以下认识做出的：

二级管阵列检测器是液相色谱系统中的一种通用性高效，功能强大的多通道检测器，目前广泛应用食品，制药，化学检测等领域，其原理是基于朗伯比尔定律，利用被测样品对紫外可见波段光的吸收，计算吸光度，从而测量样品浓度。

传统的液相紫外可见检测器中色散元件(如光栅)放置于流通池之前，使用色散后的单一波长的光照射流通池中的样品，在一次进样过程中，仅给出单一波长的色谱检测结果。而二极管阵列检测器实现多波长通道检测，由光源发出的光汇聚后通过流通池，被样品吸收，然后再经色散元件(如光栅)进行分光，由多通道检测元件同时检测色散范围内所有波长的光信号，因此在一次进样过程，给出全波长范围的色谱检测结果，可以同时给出样品吸收的光谱和色谱信息，为样品组分的定性和定量提供多样的信息和方法。

由于结构上无需要转动光栅，减少了机械传动带来的不稳定性。另一方面，系统中仍存在一些影响性能的因素，如光源供电电源的波动，系统温度的变化等，都将影响系统中信号的稳定，主要表现为长时间的漂移，除了采取稳定系统温度的措施外，对信号中漂移进行筛除补偿等处理是十分必要的。

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种多通道波长的信号漂移处理方法，该方法在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

本发明的第二个目的在于提出一种多通道波长的信号漂移处理装置。

本发明的第三个目的在于提出一种多通道检测器。

为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种多通道波长的信号漂移处理方法，包括以下步骤：采集待测样品的多通道检测信号；检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与所述当前漂移组分相对应的漂移因子；根据所述漂移因子和所述多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据所述当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。

本发明实施例的多通道波长的信号漂移处理方法，对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

另外，根据本发明上述实施例的多通道波长的信号漂移处理方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：检测所述待测样品的当前所处环境；根据所述当前所处环境调整所述当前漂移补偿矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在采集所述待测样品的多通道检测信号之后，还包括：将所述多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种多通道波长的信号漂移处理装置，包括：采集模块，用于采集待测样品的多通道检测信号；第一检测模块，用于检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与所述当前漂移组分相对应的漂移因子；漂移补偿矩阵计算模块，用于根据所述漂移因子和所述多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据所述当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。

本发明实施例的多通道波长的信号漂移处理装置，对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

另外，根据本发明上述实施例的多通道波长的信号漂移处理装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：第二检测模块，用于检测所述待测样品的当前所处环境；调整模块，用于根据所述当前所处环境调整所述当前漂移补偿矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：数据预处理模块，用于通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子；信号采集模块，用于将所述多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种多通道检测器，包括光源、流通池、狭缝、分光模块以及上述实施例的多通道波长的信号漂移处理装置。该多通道检测器对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的多通道波长的信号漂移处理方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的数据预处理的原理示意图；

图3为根据本发明一个实施例的漂移组分预处理的计算步骤和样品采集后进行漂移补偿的计算步骤示意图；

图4为根据本发明一个实施例的多通道波长的信号漂移处理装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的多通道波长的信号漂移处理方法、装置及多通道检测器，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的多通道波长的信号漂移处理方法。

图1是本发明一个实施例的多通道波长的信号漂移处理方法的流程图。

如图1所示，该多通道波长的信号漂移处理方法包括以下步骤：

在步骤S101中，采集待测样品的多通道检测信号。

可以理解的是，如图2所示，本发明实施例首先进行样品数据的采集。

在本发明的一个实施例中，在采集待测样品的多通道检测信号之后，还包括：将多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

在步骤S102中，检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与当前漂移组分相对应的漂移因子。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的方法还包括：通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子。

可以理解的是，如图2所示，本发明实施例可以通过三线型分解计算检测器中的漂移组分引起的漂移因子。

具体而言，如图3所示，X_i..，X_.j.，X_..k分别是三维数阵的第i、j和k个切面；E_i..，E_.j.，E_..k是误差阵里对应的三个切面；a_(i)，b_(j)，c_(k)分别是矩阵A的第i行，B的第j行，C的第k行。diag(a_(i))，diag(b_(j)),diag(c_(k))分别将a_(i)，b_(j)，c_(k)矢量对角化变成维数为N×N的对角阵。

数据处理中引入三线性成分模型，含有多个组分的多个样品的三维数据可以用以下形式来表示：

(i＝1，2，…，I；j＝1，2，…，J；k＝1，2，…，K)，

N表示该体系中潜在的因子数(包含组分数以及可能的背景干扰项)，x_ijk是三维矩阵元素(i，j，k),表示第K个样品在采样时间i，波长j的吸光度值。e_ijk是三维残差阵E中的元素。

a_in是相对色谱矩阵的A(I×N)中的元素，表示第n个因子在第i个保留时间点时的相对测量值，b_jn是相对光谱矩阵B(JxN)中的元素，表示第n个因子在第j个波长点时的相对测量值，c_kn是相对浓度矩阵C(K×N)中的元素，表示第n个因子在第k个样本中的相对浓度值，e_ijk表示三维残差数阵E中的元素。

由于基于三线性组分模型的算法具有分解唯一性，通过对原始三维数阵Xraw进行三线性分解就能直接得到响应数阵中单个组分或因子的色谱曲线(A)和光谱曲线(B)，以及相对浓度值(C)。

在步骤S103中，根据漂移因子和多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。

可以理解的是，如图2所示，本发明实施例在样品测试的过程中，结合上述得到的漂移因子和多通道检测信号计算当前漂移补偿矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的方法还包括：检测待测样品的当前所处环境；根据当前所处环境调整当前漂移补偿矩阵。

可选地，在本发明的一个实施例中，当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

具体而言，在液相色谱测试中，正确对样品进行定量分析的前提是基线保持不变，否则将引起误差，通常的做法是通过中值滤波等各种滤波方法对基线进行处理。然而使用多通道检测器进行色谱分析，在样品分析过程中，漂移同时影响色谱和光谱两个维度，这样不能用简单的滤波或补偿方法进行处理。

通常可以考虑将背景漂移认为是其中的一个组分，通过漂移曲线的轮廓特征(与分析物组分曲线形状差异明显)，找到漂移的组分或因子，从而构建一个漂移数阵Xdrift，然后在Xraw的基础上减去Xdraft，既可以获得扣除了光谱漂移的新三维数阵Xnodrift,从而在信号中扣除了漂移的组分。此种操作需要进行多次组分的测试和大量的数据计算，在实际的繁重的样品测试任务中应用效率不高。

本发明实施例在此基础上做进一步的考虑，分析数据中漂移的来源，主要分为灯引起的漂移的数据、检测元件引起的漂移，流动相改变以及环境温度引起的漂移，因此将这几种影响分别作为不同的组分来考察，分别设置不同漂移组分的构成的测试条件，比如改变环境温度，改变灯室温度，改变光电转换芯片的温度，代表分别不同的样本浓度，进行数据预处理，对总的背景漂移进行分解，得到各个漂移因素分别所对应的漂移因子1，漂移因子2，…，漂移因子n。漂移因子对应了多通道检测器的仪器响应，可在设备出厂和维护中进行，并作为参数保持在多通道检测器设备中，以后可直接调用参数。

在仪器正常使用中，传感器监测各个漂移因素的样本浓度的变化，如灯的温度，电源的波动，光电传感器的曝光时间等，结合仪器参数中对应的漂移因子，计算漂移补偿矩阵，在实际测量的样品数据中直接扣除。之后获得的吸光度数据，从而消除了漂移带来的影响，真实反映了测试的样品浓度。

根据本发明实施例提出的多通道波长的信号漂移处理方法，对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的多通道波长的信号漂移处理装置。

图4是本发明一个实施例的多通道波长的信号漂移处理装置的结构示意图。

如图4所示，该多通道波长的信号漂移处理装置10包括：采集模块100、第一检测模块200和漂移补偿矩阵计算模块300。

其中，采集模块100用于采集待测样品的多通道检测信号。第一检测模块200用于检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与当前漂移组分相对应的漂移因子。漂移补偿矩阵计算模块300用于根据漂移因子和多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。本发明实施例的装置10根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：第二检测模块和调整模块。

其中，第二检测模块用于检测待测样品的当前所处环境。调整模块用于根据当前所处环境调整当前漂移补偿矩阵。

进一步地，在本发明的一个实施例中，当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：数据预处理模块和信号采集模块。

其中，数据预处理模块用于通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子。信号采集模块用于将多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

可以理解的是，信号采集模块可以由多通道检测元件及前置放大电路，模数转换器件组成。

在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：传感器。传感器用于监测光源，仪器机箱内外的环境条件。

需要说明的是，前述对多通道波长的信号漂移处理方法实施例的解释说明也适用于该实施例的多通道波长的信号漂移处理装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例提出的多通道波长的信号漂移处理装置，对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

此外，本发明实施例还提出了一种多通道检测器，包括光源、流通池、狭缝、分光模块以及上述实施例的多通道波长的信号漂移处理装置。该多通道检测器对多通道检测器采集数据进行分析，将背景漂移作为组分进行考量，测试不同环境背景条件下漂移的信息，并且对漂移的组分进行进一步分析，根据影响因素将漂移分解为若干个子组分，分别对应不同的实测漂移组分浓度进行补偿，从而在信号中扣除了漂移的组分，提高整个多通道检测器的性能。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种多通道波长的信号漂移处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集待测样品的多通道检测信号；

检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与所述当前漂移组分相对应的漂移因子；以及

根据所述漂移因子和所述多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据所述当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。

2.根据权利要求1所述的多通道波长的信号漂移处理方法，其特征在于，还包括：

检测所述待测样品的当前所处环境；

根据所述当前所处环境调整所述当前漂移补偿矩阵。

3.根据权利要求1或2所述的多通道波长的信号漂移处理方法，其特征在于，所述当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

4.根据权利要求1所述的多通道波长的信号漂移处理方法，其特征在于，还包括：

通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子。

5.根据权利要求1所述的多通道波长的信号漂移处理方法，其特征在于，在采集所述待测样品的多通道检测信号之后，还包括：

将所述多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

6.一种多通道波长的信号漂移处理装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集待测样品的多通道检测信号；

第一检测模块，用于检测当前多通道检测器的当前漂移组分，以得到与所述当前漂移组分相对应的漂移因子；以及

漂移补偿矩阵计算模块，用于根据所述漂移因子和所述多通道检测信号获取当前漂移补偿矩阵，以根据所述当前漂移补偿矩阵获取漂移补偿后的样品浓度。

7.根据权利要求6所述的多通道波长的信号漂移处理装置，其特征在于，还包括：

第二检测模块，用于检测所述待测样品的当前所处环境；

调整模块，用于根据所述当前所处环境调整所述当前漂移补偿矩阵。

8.根据权利要求6或7所述的多通道波长的信号漂移处理装置，其特征在于，所述当前所处环境包括灯温、电源波动和光电曝光时间中的一项或多项。

9.根据权利要求6所述的多通道波长的信号漂移处理装置，其特征在于，还包括：

数据预处理模块，用于通过三线型分解计算不同检测器中的多种漂移组分引起的漂移因子；

信号采集模块，用于将所述多通道检测信号进行放大处理，并将经过放大处理后的模拟检测信号转换为数字检测信号。

10.一种多通道检测器，其特征在于，包括：光源、流通池、狭缝、分光模块以及如权利要求6-9任一项所述的多通道波长的信号漂移处理装置。