CN111446147B - 基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法及电子设备。所述方法包括：根据第一预设成分确定第一叠加次数；根据第二预设成分确定第二叠加次数；获取帧样本数据；叠加所述帧样本数据，得到累加谱图；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第一预设成分的浓度；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第二预设成分的浓度。

Description

基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、电子设备

技术领域

本申请属于环境监测领域，特别涉及一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、一种电子设备及一种存储介质。

背景技术

本申请的发明人发现：现有的飞行时间质谱技术通过双场加速和延时提取消除了初始位置和速度对质谱分辨率的影响，但对于累计过程中出现的因仪器参数漂移导致的谱峰展宽没有解决办法。特别是在参数整体有偏移的情况下，不仅质量分辨率较差，还会导致质量轴偏移，使用户误判错判波峰。

飞行时间质谱的谱图上通常包含数十种甚至几百种被测物的谱峰，这些被测物有的响应高，只用较少的累加次数即可得到正确的分析结果，另一些被测物响应低，必须使用较多的累加次数才能得到正确的分析结果。

在现有分析过程中，累加次数是固定值，如果选择较少的累加次数以得到较快的分析速率，则响应低的被测物信噪比不够；相反如果选择较多的累加次数则分析速度较差，不能及时发现响应高的被测物的变化。

发明内容

本申请旨在提供一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、一种电子设备及一种存储介质。

本申请的一个实施例提供了一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法，包括：根据第一预设成分确定第一叠加次数；根据第二预设成分确定第二叠加次数；获取帧样本数据；叠加所述帧样本数据，得到累加谱图；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第一预设成分的浓度；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第二预设成分的浓度。

本申请的另一实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，以及存储于所述存储器的所述处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少一种方法。

本申请的另一实施例提供了一种存储介质，存储处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少一种方法。

利用上述测量方法、电子设备和存储介质，可以通过对多个帧数据进行叠加的方式，可以兼顾对低响应物质测量的准确度，和对高响应物质测量时的快速性。利用对样本谱图进行修正，可以通过数据处理方法解决因仪器参数漂移导致的质量分辨率受限和质量位置不准确的问题。并通过相关方法兼顾响应值高低不同的物质，实现快速分析和低响应物质的正确分析。

附图说明

图1示出了一种飞行时间质谱仪的组成示意图。

图2示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图3示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图4示出了以滑动累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。

图5示出了以逐段累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。

图6示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图7示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图8示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图9示出了根据未经质量轴修正的多个帧样本谱图累加得到的累加谱图示意图。

图10示出了根据经过图8所示方法质量轴修正后的多个帧样本谱图累加得到的累加谱图示意图。

图11示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

图12示出根据一示例性实施例的一种电子设备的框图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、一种电子设备及一种存储介质”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

本申请旨在提供一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法、一种电子设备及一种存储介质。

本申请的一个实施例提供了一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法，包括：根据第一预设成分确定第一叠加次数；根据第二预设成分确定第二叠加次数；获取帧样本数据；叠加所述帧样本数据，得到累加谱图；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第一预设成分的浓度；如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第二预设成分的浓度。

本申请的另一实施例提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，以及存储于所述存储器的所述处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少一种方法。

本申请的另一实施例提供了一种存储介质，存储处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少一种方法。

利用上述测量方法、电子设备和存储介质，可以通过对多个帧数据进行叠加的方式，可以兼顾对低响应物质测量的准确度，和对高响应物质测量时的快速性。利用对样本谱图进行修正，可以通过数据处理方法解决因仪器参数漂移导致的质量分辨率受限和质量位置不准确的问题。并通过相关方法兼顾响应值高低不同的物质，实现快速分析和低响应物质的正确分析。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本申请。如在本申请说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本申请说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

图1示出了一种飞行时间质谱仪的组成示意图。

如图所示，质谱仪1000可以包括：进气口101、出气口102、电离室111、电离源112、电场121和TOF源122以及检测器131。

其中，出气口102可以用于排空质谱仪1000内的物质，并可以使得质谱仪1000的内腔达到真空状态。进气口101可以用于向排空后的质谱仪1000注入样本气体。

在电离室111，样本气体可以在电离源112的作用下电离，并生成气态离子。其中，该气态离子可以包括阳离子，也可以包括阴离子。

在由TOF源122生成的电场121内，气体离子在电荷力的作用下加速飞行，并获得飞行速度。并沿该飞行速度在质谱仪1000的内腔中飞行。显然对于不同的质量电量比的离子，其经过电场121加速后，得到的飞行速度不同。这里我们可以定义离子的质量电量比为质量数。显然质量数越小的离子在经过电场121加速后获得的飞行速度越大。

可以沿离子的飞行方向，与电场121相距L处设置检测器131。检测器131可以用于接收自电场121飞来的离子。可以根据接收到离子的时刻确定该离子的飞行时间，以及可以根据该离子飞行时间确定该离子的质量数。其中质量数越小的离子，其飞行时间越短。

可以定义扫描为包括前述电离、电场加速、和离子检测的过程。经过每次扫描后，可以根据获得一组扫描数据。其中扫描数据可以包括预设质量数范围内，每个质量数对应的离子丰度。可以根据该扫描数据确定样本气体中，预设成分的浓度。

本申请的发明人发现：飞行时间质谱的谱图上通常包含数十种甚至几百种被测物的谱峰，这些被测物有的响应高，只用较少的累加次数即可得到正确的分析结果，另一些被测物响应低，必须使用较多的累加次数才能得到正确的分析结果。

在一次分析过程中，累加次数是固定值，如果选择较少的累加次数以得到较快的分析速率，则响应低的被测物信噪比不够；相反如果选择较多的累加次数则分析速度较差，不能及时发现响应高的被测物的变化。

在同一张谱图中要满足a.最快的速度给出响应高的物质分析结果，b.响应低的物质有足够的累加次数以保证得到正确的分析结果。在现有技术中是不可能实现的。

现有专利技术同样无法实现不使用标准物质的质量修正，对于不便使用标准物质的场合无法应对。

现有的飞行时间质谱技术通过双场加速和延时提取消除了初始位置和速度对质谱分辨率的影响，但对于累计过程中出现的因仪器参数漂移导致的谱峰展宽没有解决办法。特别是在参数整体有偏移的情况下，不仅质量分辨率较差，还会导致质量轴偏移，使用户误判错判波峰。

飞行时间质谱的谱图上通常包含数十种甚至几百种被测物的谱峰，这些被测物有的响应高，只用较少的累加次数即可得到正确的分析结果，另一些被测物响应低，必须使用较多的累加次数才能得到正确的分析结果。

在一次分析过程中，累加次数是固定值，如果选择较少的累加次数以得到较快的分析速率，则响应低的被测物信噪比不够；相反如果选择较多的累加次数则分析速度较差，不能及时发现响应高的被测物的变化。

在同一张谱图中要满足a.最快的速度给出响应高的物质分析结果，b.响应低的物质有足够的累加次数以保证得到正确的分析结果。在现有技术中是不可能实现的。

现有专利技术同样无法实现不使用标准物质的质量修正，对于不便使用标准物质的场合无法应对。

图2示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

如图2所示，方法100可以包括S110、S120、S130、S140和S150。

其中，在S110中可以根据第一预设成分确定第一叠加次数。在S120中可以根据第二预设成分确定第二叠加次数。可选地，S120也可以设置于S110之前，S120和S110也可以同步进行。

可选地，S110可以是根据第一预设成分的响应系数确定第一叠加次数。S120也可以是根据第二预设成分的响应系数确定第二叠加次数。其中，第一叠加次数和第二叠加次数为正整数。响应系数对应第一预设成分或者第二预设成分的电离难易程度(每个分子电离所需要的能量)。响应系数越高的物质电离越容易。

可选地，对于不同响应系数的物质，可以选择不同的叠加次数。对于响应系数高的物质(化学性质比较活跃的物质)，可以选用较小的叠加次数。对于响应低的物质(化学性质相对稳定的物质)，可以选择较大的叠加次数。

在S130中可以获取帧样本数据。可选地，S130可以包括获取根据连续采集的至少一帧样本数据。

可以利用质谱仪对样本气体进行扫描，并采集扫描数据。可选地，扫描数据可以包括：多个质量数和每个质量数对应的离子丰度。扫描数据可以以如表1所示的表格形式表现，也可以以曲线形式表现。帧样本数据可以包括连续采集的m组扫描数据，其中m为帧内叠加次数，m为正整数。可选地，每一个帧样本数据中包含的扫描数据组的数量相同，可以均为帧内叠加次数m。可选地，样品气体中可以包括多个预设成分，可以根据其中响应系数最高的物质的响应系数，确定帧内叠加次数。进一步地，可以合理调整帧内叠加次数，使得多个预设成分中响应最高的一个或者多个物质对应的累加次数为1。

表1

质量数	离子丰度
		47.9538	0
47.9546	0
		47.9554	0
47.9562	0
		47.957	0
47.9578	0
		47.9586	0
47.9594	0
		47.9602	0
47.9611	0.020979
		47.9619	0.102564
47.9627	0.160839
		47.9635	0.195804
47.9643	0.207459
		47.9651	0.195804
47.9659	0.160839
		47.9667	0.102564
47.9675	0.020979
		47.9683	0
47.9691	0
		47.9699	0
47.9707	0
		47.9716	0
47.9724	0
		47.9732	0

可选地，可以对前述连续采集的m个扫描数据进行累加，得到帧叠加数据。例如，可以在前述连续采集的m个扫描数据中，对每一个质量数对应的各个扫描数据中的离子丰度进行叠加计算。从而可以得到帧叠加数据中每一个质量数对应的离子丰度。可选地，该叠加计算也可以换成均值计算或者其他的数值统计计算。可选地，帧叠加数据的数据格式和数据表现形式与扫描数据相似，不做赘述。可选地，帧样本数据可以包括帧叠加数据。

在S140中，可以叠加前述帧样本数据，得到累加谱图。可选地，累加谱图的数据格式和数据表现形式可以与扫描数据相似，不做赘述。可选地，也可以对上述帧样本数据中的帧叠加数据进行累加，得到累加谱图。也可以对上述帧样本数据中的各个扫描数据进行叠加，得到累加谱图。计算累加谱图的方式与S130中计算帧叠加数据的计算方式相似，在此不做赘述。

在S150中，可以判断参与叠加的帧样本数据的帧数是否大于等于第一叠加次数。如果判断结果为是，则根据累加谱图确定第一预设成分的浓度。在S150中，可以根据累加谱图确定第一预设成分经电离后产生的离子的质量数与该累加谱图比对，确定第一预设成分的浓度。

在S160中，可以判断参与叠加的帧样本数据的帧数是否大于等于第二叠加次数。如果判断结果为是，则根据累加谱图确定第二预设成分的浓度。在S160中，可以根据累加谱图确定第二预设成分经电离后产生的离子的质量数与该累加谱图比对，确定第二预设成分的浓度。

可选地，在S140中可以只生成一个累加谱图；在S150中，当参与累加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数时，可以利用该累加谱图确定第一预设成分的浓度；在S160中，当参与累加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数时，可以利用该累加谱图确定第二预设成分的浓度。

可选地，前述累加谱图可以包括用于确定第一预设成分浓度的第一累计谱图和用于确定第二预设成分浓度的第二累加谱图。可选地，在S140中也可以分别累加生成第一累加谱图和第二累加谱图；在S150中，当参与计算第一累加谱图的帧样本数据的帧数大于等于第一累加次数时，可以利用第一累加谱图确定第一预设成分的浓度；在S160中，当参与计算第二累加谱图的帧样本数据的帧数大于等于第二累加次数时，可以利用第二累加谱图确定第二预设成分的浓度。

图4示出了以滑动累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。

如图4所示，图中的每一个“□”为一个帧样本数据。一行9个“□”表示顺次采集的从左至右9个帧样本数据。如示例实施例所示，累加次数(累加次数可以使第一累加次数也可以是第二累加次数，还可以是一个既大于等于第一累加次也大于第二累加次数的正整数。)为4。可选地，累加次数也可以是其他正整数。如图4所示，在滑动累加方式中，第一次计算的累加谱图可以是第一至第四帧样本数据的累加；第二次计算的累加谱图可以是第二至第五帧样本数据的累加；……；第N次计算的累加谱图可以是第N至第N+3帧样本数据的累加，其中N为正整数。上述第1次计算的累加谱图、第2次计算的累计谱图、……、第N次计算的累计谱图可以均为第一累计谱图，也可以均为第二累加谱图。

图5示出了以逐段累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。

图中的每一个“□”为一个帧样本数据。一行9个“□”表示顺次采集的从左至右9个帧样本数据。如示例实施例所示，累加次数(累加次数可以使第一累加次数也可以是第二累加次数，还可以是一个既大于等于第一累加次也大于第二累加次数的正整数。)为4。可选地，累加次数也可以是其他正整数。如图5所示，在逐段累加方式中，第一次计算的累加谱图为第1至第4帧样本数据的累加；第二次计算的累加谱图为第5至第8帧样本数据的累加；……；第N次计算的累加谱图为第4N-3至第4N帧样本数据的累加，其中N为正整数。可选地，上述第1次计算的累加谱图、第2次计算的累计谱图、……、第N次计算的累计谱图可以均为第一累计谱图，也可以均为第二累加谱图。

如图2、图4和图5所示，可选地，累加谱图可以包括第一累加谱图和第二累加谱图。S140也可以包括：累加前述帧样本数据，得到第一累加谱图；累加前述帧样本数据，得到第二累加谱图。可选地，第一累加谱图和第二累加谱图均可以通过滑动累加方式获得，也均可以通过逐段累加方式获得。可选地，第一累加谱图和第二累加谱图采用的累加方式可以相同也可以不同。

可选地，S140可以包括判断第一预设成分的响应系数和/或第二预设成分的响应系数是否大于第一阈值。如果是，则执行图5所示的逐段累加；如果否，则执行图4所示的滑动累加。

可选地，方法1000也可以是针对于3种或者三种以上预设成分浓度的检测方法。例如方法1000还可以包括：根据第三预设成分确定第三累加次数；……；根据第P预设成分确定第P累加次数；当参与累加的帧样本数据的帧数大于等于第三累加次数时，根据累加谱图确定第三预设成分的浓度；……；当参与累计的帧样本数据的帧数大于第P累加次数时，根据累加谱图确定第P预设成分的浓度，其中P为正整数。

图3示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

可选地，方法1000也可以依照如图3所示的流程执行。

图6示出了本申请的一个实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

如图6所示，方法2000可以包括：S210、S220和S230。

其中，在S210中，可以获取帧样本谱图。可选地，S210可以包括电离样本气体，得到气态的离子。该气态离子可以包括阳离子和阴离子。

S210还可以包括利用预设电场对该气态的离子进行加速，使之获得飞行速度。在这里可以仅加速阳离子，也可以仅加速阴离子，还可以分别对阳离子和阴离子进行加速。显然对于不同的质量电量比的离子，在经过该预设电场加速后，得到的飞行速度不同。这里我们可以定义离子的质量电量比为质量数。显然质量数越小的离子在经过该预设电场加速后获得的飞行速度越大。

S210还可以包括在预设位置接收飞来的离子。可以根据接收到离子的时刻确定离子的飞行时间，以及可以根据离子飞行时间确定离子的质量数。其中质量数越小的离子，其飞行时间越短。

可以定义每执行一次上述步骤为一次扫描。每一次对样品气体的扫描，均可以得到一组扫描数据。该扫描数据可以包括预设质量数范围内的至少一个质量数和与该至少一个质量数对应的离子丰度。可选地，扫描数据也可以包括一定飞行时间范围内的至少一个飞行时间以及与该飞行时间匹配的离子丰度。或者也可以是一种可以体现飞行速度与离子丰度的数据集。利用上述任何一种数据集进行预设成分浓度测量的原理均相同。以下只选取包含质量数的数据集举例说明本申请所公开的方法。

可选地，前述预设成分可以包括样本气体中可能含有的一种或者多种成分。可选地，可以根据气体采样点的周边环境内污染源特征推断样本气体中可能的包含的气体成分，并根据该可能包含的气体成分确定预设成分。

可选地，S210可以包括根据至少一个扫描数据进行累加，得到帧样本谱图。可选地，扫描数据中可以包括质量数和离子质量对应的离子丰度。可选地，可以把多组扫描数据中，相同的质量数对应的离子丰度进行累加，得到累加帧数据组。可选地，也可以通过对多组扫描数据中相同质量数对应的离子丰度进行均值运算或者其他运算，得到累加帧数据组。

可选地，S210可以包括建立直角坐标系，其中该坐标系的横坐标可以为质量数，纵坐标可以为离子丰度。可以根据累加帧数据组在该坐标系中描点并绘制曲线，从而可以得到帧样本谱图。可选地，S210也可以包括把累加帧数据组直接作为帧样本谱图。

在S220中，可以对前述帧样本谱图进行修正，得到修正帧样本谱图。可选地，在S220中，可以进行质量轴修正也可以进降噪处理。

其中，质量轴修正可以包括；质量轴平移修正和质量轴伸缩修正。其中质量轴伸缩修正可以包括：确定帧样本谱图中至少一个波峰。可选地，可以根据预设成分确定该预设成分经过电离后可能产生的离子。可以根据该可能产生的离子和该波峰对应的质量数对帧样本谱图的质量轴进行修正。进一步地，可以根据该可能产生的离子和谱图中的至少一个波峰对应的质量数确定质量轴伸缩比。以及可以根据质量轴伸缩比修正谱图。

可选地，降噪处理可以包括：确定谱图中的至少一个波峰，以及该至少一个波峰的峰值。如果该至少一个波峰中的某个波峰的峰值小于第一阈值，则可以认为该波峰为噪声。可以把该波峰覆盖的至少一个质量数对应的离子丰度修正为零。

可选地，也可以通过每个波峰的最快上升速率或者最快下降速率进行降噪处理。比如：可以对当前帧样本谱图与前一帧样本谱图做比较。可以对两个帧样本谱图的相同质量数的波峰进行对比。可以比较波峰的预设参数(比如峰值离子丰度或者波峰的面积)。可以计算当前帧样本谱图中的波峰的预设参数与前一帧样本谱图中的相同质量数的波峰的该预设参数之间的差值。如果该差值超过第二阈值，则可以判定该波峰的上升速率超限。其中第二阈值为正数。此时可以修正当前样本谱图的该波峰该预设参数，为前一帧样本谱图的该相同波峰的该相应参数值加上第二阈值。

类似地，如果前述差值小于第三阈值，则可以判定下降速率超限。其中第三阈值可以是负值。可以修正当前帧样本谱图中的该波峰的对应参数值为前一帧样本谱图中相同位置波峰的该对应参数值减去第二阈值。可选地，第三阈值和第二阈值可以互为相反数。

在S230中，可以确定修正样本谱图中的谱图中的至少一个波峰。可以根据该至少一个波峰的质量数和对应的离子丰度确定预设气体中的预设成分的浓度。可选地，该至少一个波峰可以对应与该质量数匹配的一种或者多种离子。可选地，可以根据预设成分中每一个成分可能产生的至少一种离子，并与至少一个波峰匹配，从而可以确定该成分的浓度。可选地，可以根据至少一个波峰的预设参数确定预设成分的浓度。其中预设参数可以包括波峰值、波峰宽度和波峰面积中的至少一项。

样本气体中的每一种成分在电离后，均可以产生阳离子和阴离子。可选地，飞行时间质谱仪可以阳离子的飞行时间，也可以采集阴离子的飞行时间，还可以既采集阳离子的飞行时间有采集阴离子的飞行时间。并可以根据该飞行时间确定离子的质量数。样本气体中的每一种成分可以只产生一种阳离子也可以产生两种或者两种以上阳离子。样本气体中的每一种成分可以只产生一种阴离子，也可以产生两种或者两种以上阴离子。相应地，样本气体中的每一种预设成分可以对应谱图中的一个波峰，也可以对应谱图中两个或者两个以上波峰。

进而，可以根据预设成分中的正离子和负离子中的至少一类与前述至少一个波峰匹配，得到预设成分的浓度。可选地，S230可以包括根据一个帧样本谱图确定预设成分的浓度。可选地，S230也可以包括：对连续多个帧样本谱图进行叠加，得到叠加谱图；根据该叠加谱图确定预设成分的浓度。

可选地S210可以包括利用飞行时间质谱仪对样本气体进行至少一次扫描，并采集至少一组扫描数据。以及可以根据该至少一组扫描数据确定帧样本谱图。进一步地，可以利用飞行时间质谱仪对样本气体进行至少一次扫描得到帧测量数据。该帧测量数据可以包括至少一组扫描数据。可选地，可以根据帧测量数据确定帧样本谱图。

可选地，在S210之前，方法2000还可以包括确定帧内累加次数m，该帧内累加次数m可以为一个帧测量数据中包含扫描数据的数量。相应地，在S210中可以包括：对样本气体进行连续m次扫描，得到m组扫描数据，并把该m组扫描数据作为帧测量数据；根据该帧测量数据确定帧样本谱图。

可选地，可以根据预设成分确定帧内累加次数m，其中该预设成分可以是对样本气体所包含成分的一种预判，或者也可以是该测量过程的测量目标。比如该测量为针对样本气体中氮化物浓度的测量，则该预设其他则可以是是一种氮化物或者多种氮化物的组合。可选地，预设成分可以是一种成分，也可以是多种成分的组合。可选地，预设成分可以包括对样本气体所包含成分预判结果的全部或者部分。

可选地，可以根据预设成分中包含离子的质量数确定帧内累加次数m。进一步地，可以根据预设成分中包含质量数最大离子的质量数确定帧内累加次数m。

可选地，可以根据预设成分经电离后可能产生的离子的质量确定帧内累加次数m。其中离子质量越大，对应的帧内累加次数m可以越小；离子质量越小，对应的帧内累加次数m可以越大。

图7示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

如图7所示方法3000可以包括：S310、S320、S330、S340、S350、S360和S370。

其中，在S310中可以确定帧内累加次数m。其中每一个数据帧可以包括若干扫描数据，每一个数据帧所包含的扫描数据的数量可以是帧内累加次数m。进一步地，可以根据多个预设成分中响应系数最高的预设成分的响应系数确定帧内累加次数m，可以根据多个预设成分中响应最低的预设成分的响应系数确定累加次数n，其中m和n均为正整数。

可选地，可以根据每个预设成分确定该预设成分的累加次数。例如：当前测量为针对P种预设成分浓度的测量。假定该P种预设成分为按照响应系数由高至低顺次排列的第一预设成分、第二预设成分、……、第P预设成分。可以根据第一预设成分的响应系数确定第一累加次数、根据第二预设成分确定第二累加次数、……、根据第P预设成分确定第P累加次数。可选地，第一累加次数可以为1，第P累加次数可以与累加次数m相等。

在S320中，可以获取帧样本数据。可以利用质谱仪对样本气体进行扫描，并采集扫描数据。扫描数据可以包括多个质量数和每个质量数对应的离子丰度。扫描数据可以是表现为表格形式，如表1所示；扫描数据也可以表现为曲线形式。

帧样本数据可以包括连续m组扫描数据。可以对该连续m组扫描数据进行累加，得到帧样本谱图。可以通过每一个质量数对应的每个扫描数据中的离子丰度的累加，可以把累加结果作为帧样本谱图。帧样本谱图的数据结构和表现形式与扫描数据相似，在此不做赘述。

其中对扫描数据的累加过程可以包括：

扫描数据1+扫描数据2+…+扫描数据m＝帧数据。

扫描数据1+扫描数据2+…+扫描数据n＝谱图。

也可以包括：

扫描数据1+扫描数据2+…+扫描数据m＝帧数据。

帧数据1+帧数据2+…+帧数据n＝谱图。

在S330中，可以对S320中得到的帧样本谱图进行质量轴修正。其中质量轴修正可以包括质量轴平移修正和质量轴伸缩修正。

在S340中，可以对经过质量轴修正后的帧样本谱图进行降噪处理，得到修正的帧样本谱图。

在S350中，把前述修正后的样本谱图进行与之前获得修正后的样本谱图累加，得到累加谱图。累加谱图的数据结构和表现形式可以与扫描数据相同，在此不做赘述。可选地，也可以把S350设置于S330之前。在S330和S340中对累加谱图进行质量轴修正和/或降噪处理。

在S360中，可以判断参与累加的帧样本谱图的数量是否大于等于响应较低的预设成分的累加次数。

比如，S360可以包括：如果参与累加的帧样本谱图的数量大于等于第一累加次数，则根据累加谱图确定第一预设成分的浓度；……；如果参与累加的帧样本谱图的数量大于等于第P-1累加次数，则根据累加谱图确定第P-1预设成分的浓度。进一步地，S360还可以包括：输出第一预设成分的浓度、……、第P-1预设成分的浓度。

可选地，在S360之后还可以包括跳转至S320，再次执行S320开始的步骤。

在S370中，可以判断参与累加的帧样本谱图的数量是否大于等于累加次数n；如果判断结果为是，则根据累加谱图确定响应最低的预设成分的浓度，即第P预设成分的浓度。

可选地，在S70中还可以包括：重置累加谱图，重新开始累加谱图的累加计算。累加谱图的计算方式可以包括如图4所示的滑动累加，即新的累加计算的累加起始帧为前一次累加起始帧的下一帧。可选地，累加谱图的计算方式也可以为图5所示的逐段累加，即新的累加为前一次累加结尾帧的下一帧。

可选地，在S370之后还可以包括：跳转至S320，再次执行S320开始的步骤。

图4示出了以滑动累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。图5示出了以逐段累加方式生成累加谱图的累加方式示意图。

累加谱图的累加生成方式可以包括滑动累加和逐段累加，累加谱图的累加生成方式也可以不仅限于此。其中如图4所示，滑动累加方式可以包括：在每一个数据帧，均当前帧为起点向前确定连续生成的，预定数量的帧样本谱图，进行累加该预定数量的谱图。如图5所示，逐段累加方式可以包括：对多个谱图进行分段，其中每个段包括连续生成的，预定数量的帧样本谱图；可以对该预定数量的帧样本谱图进行累加，得到累加谱图。

可选地，方法3000可以包括：判断帧内累加次数m是否小于第四阈值；如果是，则根据图5所示的逐段累加方式生成累加谱图；如果否，则根据图4所示的滑动累加方式生成累加谱图。

图8示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

如图8所示，方法4000可以包括；S410、S420和S430。

其中，S410根据预设成分确定质量修正模板，其中质量修正模板可以包括：至少一个有效质量数。其中至少一个有效质量数为：至少一种预设成分在经过电离后，可能产生的至少一种离子所对应的至少一个质量数。飞行时间质谱仪可以仅检测阳离子也可以仅检测阴离子，还可以既检测阳离子又检测阴离子。对应的，质量修正模板可以包括每一种预设成分的阳离子、阴离子或者阳离子和阴离子。可选地，质量修正模板可以包括至少一种预设成分的至少一种离子的质量数。可选地，质量修正模板的格式可以如表2所示。其中离子丰度为0表示，对应的质量数为无效质量数。即任何预设成分经电离后，均不包含该质量数的离子。离子丰度为1表示对应的质量数为有效质量数。即至少一种预设成分经电离后，至少包含一种该质量数的离子。

表2

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在S420中，可以根据质量修正模板和帧样本谱图确定质量轴伸缩比。可选地，首先可以确定谱图中的至少一个波峰。其中波峰可以包括连续的预设质量数范围内，谱图中的离子丰度极值点。可以根据一个波峰对应的质量数与质量修正模板中的一个质量数的比值确定质量轴伸缩比。

在S430中，可以根据质量轴伸缩比修正帧样本谱图，得到质量轴修正后的帧样本谱图。可以根据前述质量轴伸缩比对谱图的质量轴进行伸缩处理。比如，可以把谱图中的每一个点的质量数均乘以质量轴伸缩比，得到质量轴修正的质量数，并根据修正的质量数重新绘制谱图，得到质量轴修正后的帧样本谱图。该质量轴修正后的帧样本谱图可以直接作为修正帧样本谱图，也可以经过降噪处理后作为修正帧样本谱图。

可选地，方法4000还可以包括S440，设置于S430之后。在S440中，可以判断前述质量轴修正是否合理。如果否，在质量修正模板中重新选择质量数，或者在谱图中重新选择波峰；并进入S420，重新确定质量伸缩比，并重新进行质量轴修正。

图9示出了根据未经质量轴修正的多个帧样本谱图累加得到的累加谱图示意图。图10示出了根据经过图8所示方法质量轴修正后的多个帧样本谱图累加得到的累加谱图示意图。

如图9所示，未经过质量轴修正的多个谱图中，每个谱图中的波峰的相对位置存在一定的偏差，该谱图得到的累加谱图的波峰相对较宽，精度较低。当样本气体的成分相对复杂时，样本的各个成分在电离后，可能产生质量数接近的至少两种离子。在利用图9所示谱图进行成分分析时，质量数接近的至少两种离子的波峰可能会融合一体。从而可能会对成分检测工作带来困难。

如图10所示，在经过图8所示方法进行质量轴修正后的谱图的精度较高。利用该谱图确定的累加谱图的波峰相对较窄，精度较高。当样本气体的成分相对复杂时，在利用该谱图进行成分分析时，样本的各个成分在电离后，可能产生质量数接近的至少两种离子。在利用图10所示谱图进行成分分析时，质量数接近的至少两种离子的波峰可以很好地相互区分。从而可以相对准确地对预设成分的浓度进行检测。

其分析的准确率较高的优点更明显。

图11示出了本申请的另一实施例一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法的流程示意图。

如图11所示，方法5000可以包括：S510、S515、S520、S530、S540、S550、S560、S570、S590和S595。

其中，S510与图8中的S410相似，不做赘述。S515与图7中的S340相似，不做赘述。

在S520中，可以对质量修正模板中的各个有效质量数进行排序，并得到搜索列表。该搜索列表可以为该质量修正模板中各个质量数的序列。可以根据波峰的质量数大小排序。也可以根据与谱图中预设波峰中心质量数的距离进行排序。比如可以根据与谱图中质量数最大的波峰的中心质量数距离作比较。选择与谱图中质量数最大的波峰的中心质量数距离较小的，排在队列的相对靠前位置。

在S530中，可以在前述搜索列表中选取第i有效质量数，并根据该第i有效质量数和谱图中预设波峰的中心质量数比较，确定质量轴伸缩比。比如可以把二者比值作为质量轴伸缩比。

在S540中，可以根据S530中得到的质量轴伸缩比修正谱图中各点的质量数。例如可以把谱图中的每一点的质量数均乘以该质量轴伸缩比，作为该点修正后的质量数。并根据修正后的质量数和谱图中原有的离子丰度建立质量轴修正谱图。

在S550中，可以判断质量轴修正的谱图中的每一个波峰的中心质量数是否与质量修正模板匹配。例如，可以比较质量轴修正的谱图中的一个波峰的中心质量数与质量修正模板中的有效质量数。如果质量修正模板存在一个有效质量数，与质量轴修正的谱图中的一个波峰的中心质量数的差异小于第五阈值，则判断该波峰与质量修正谱图的该波峰的中心质量数与质量修正模板匹配。

如果S550中的判断结果为是，则可以认为质量轴修正成功，可以进入S590，存储该质量轴修正谱图，并把该质量轴修正谱图用于后续步骤。

在S560中可以判断i是否大于等于m。

如果S560中的判断结果为是，则可以认为质量轴修正失败，并可以进入S595做质量轴失败处理。在S595中，可以丢弃当前帧的相关数据。在S595中也可以统计质量轴失败次数，如果失败次数超过第六阈值，可以提示用户重新确定预设成分列表或者检测质谱仪的运行是否正常。

可选地，如果S560的判断结果为是，也可以进入S520，重新选择质量数，并重新进行质量轴伸缩修正。

如果S560中的判断结果为否，则进入S570。在S570中，可以执行i＝i+1，并进入S530利用新的波峰重新计算质量轴伸缩比。

可选地在S530之前还可以包括S526。在S526中，可以令i＝0。

步骤S510-S570为循环方式枚举质量修正模板中各个有效质量数；并根据有效质量数和谱图中的预设波峰尝试确定质量轴伸缩比；以及尝试进行修正谱图。可选地，也可以通过其他方式实现上述循环过程，以及可以通过其他方式实现上述枚举过程。

图12示出根据一示例性实施例的一种电子设备的框图。

下面参照图12来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备200。图12显示的电子设备200仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图12所示，电子设备200以通用计算设备的形式表现。电子设备200的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元210、至少一个存储单元220、连接不同系统组件(包括存储单元220和处理单元210)的总线230、显示单元240等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元210执行，使得所述处理单元210执行本说明书描述的根据本申请各种示例性实施方式的方法。例如，所述处理单元210可以执行如图1-3中任意项所示的方法，也可以执行图4-6中任意项所示的方法。

所述存储单元220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)2201和/或高速缓存存储单元2202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)2203。

所述存储单元220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块2205的程序/实用工具2204，这样的程序模块2205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备200也可以与一个或多个外部设备300(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且，电子设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与电子设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

本申请还提供一个实施例存储介质，存储处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述任意一种垃圾产生信息的管理方法，或者当所述程序被执行时，所述处理器执行前述任意一种垃圾回收方法。

利用上述测量方法、电子设备和存储介质，可以通过对多个帧数据进行叠加的方式，可以兼顾对低响应物质测量的准确度，和对高响应物质测量时的快速性。利用对样本谱图进行修正，可以通过数据处理方法解决因仪器参数漂移导致的质量分辨率受限和质量位置不准确的问题。并通过相关方法兼顾响应值高低不同的物质，实现快速分析和低响应物质的正确分析。

本领域技术人员可以理解，本申请的技术方案可实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本申请可表现为完全硬件的实施例、完全软件的实施例(包括固件、常驻软件、微码等)或将软件和硬件相结合的实施例的形式，它们一般可被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本申请可表现为计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品嵌入到任何有形的表达介质中，所述有形的表达介质具有嵌入到所述介质中的计算机可用程序代码。

参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本申请。可以理解的是，可由计算机程序指令执行流程图和/或框图中的每个框、以及流程图和/或框图中的多个框的组合。这些计算机程序指令可提供给通用目的计算机、专用目的计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，以使通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个框或多个框中指明的功能/动作的装置。

这些计算机程序指令还可存储于能够指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定的方式实现功能的计算机可读介质中，以使存储于计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图中的一个框或多个框中指明的功能/动作的指令装置。

计算机程序指令还可加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，以引起在计算机上或其它可编程装置上执行一连串的操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个框或多个框中指明的功能/动作的过程。

附图中的流程图和框图示出根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可表示一个模块、区段或代码的一部分，其包括一个或多个用于实现特定逻辑功能的可执行指令。还应注意，在一些可替代性实施中，框中标注的功能可以不按照附图中标注的顺序发生。例如，根据所涉及的功能性，连续示出的两个框实际上可大致同时地执行，或者这些框有时以相反的顺序执行。还可注意到，可由执行特定功能或动作的专用目的的基于硬件的系统、或专用目的硬件与计算机指令的组合来实现框图和/或流程图示图中的每个框、以及框图和/或流程图示图中的多个框的组合。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上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。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种基于飞行时间质谱仪的气体成分测量方法，包括：

根据第一预设成分确定第一叠加次数；

根据第二预设成分确定第二叠加次数；

获取帧样本数据；

叠加所述帧样本数据，得到累加谱图；

对所述累加谱图进行质量轴修正和/或降噪处理；

如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第一预设成分的浓度；

如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第二预设成分的浓度；

所述累加谱图包括第一累加谱图和第二累加谱图；

所述叠加所述帧样本数据，得到累加谱图包括：

叠加所述帧样本数据，得到第一累加谱图；

叠加所述帧样本数据，得到第二累加谱图；

所述如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第一预设成分的浓度，包括：

如果参与计算所述第一累加谱图的帧样本数据的帧数大于等于第一叠加次数，则根据所述第一累加谱图确定所述第一预设成分的浓度；

所述如果参与所述叠加的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述累加谱图确定所述第二预设成分的浓度，包括：

如果参与计算所述第二累加谱图的帧样本数据的帧数大于等于第二叠加次数，则根据所述第二累加谱图确定所述第二预设成分的浓度；开始累加新的累加谱图，其中，所述新的累加谱图的累加起始帧为所述累加谱图的累加起始帧的下一帧帧样本数据，或所述新的累加谱图的累加起始帧为所述累加谱图的累加结尾帧的下一帧帧样本数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据第一预设成分确定第一叠加次数包括：

根据第一预设成分的响应系数确定第一叠加次数；

所述根据第二预设成分确定第二叠加次数包括：

根据第二预设成分的响应系数确定第二叠加次数。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，获取帧样本数据，包括：

获取连续采集的至少一帧样本数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一叠加次数和所述第二叠加次数为正整数。

5.一种电子设备，包括处理器和存储器，以及存储于所述存储器的所述处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。

6.一种存储介质，存储处理器可执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。

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