CN113466158A - 一种滤光片计量性能快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤光片计量性能快速检测方法，获取原始数据，根据标准滤光片的波长‑透射比原始数据进行峰值判断，得到特征波长点λ0、左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)，对标准滤光片的波长‑透射比原始数据进行平滑处理，根据平滑后的波长‑透射比数据得到离特征点最近的波肩，确定与特征波长点λ0最近的拐点，根据确定的特征波长点λ0以及与特征波长点λ0最近的拐点λmin确定其他计量性能指标。本发明无需人工作图计算，能够快速、准确、高效得出标准滤光片计量性能指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种滤光片计量性能的检测方法，属于计量检测技术领域。
背景技术
分光光度法是生物、医药、食品、环境领域常见的检测方法，标准滤光片是确保分光光度法仪器检测数据量值统一，结果准确可靠的关键计量标准器具。滤光片的计量性能是标准滤光片的关键参数，标准滤光片的计量性能是检定人员依据JJG1034-2008《光谱光度计标准滤光器》检定规程，使用高等级分光光度计进行检测确定。标准滤光片分为吸收型波长滤光片和干涉滤光片型波长滤光片，吸收型波长滤光片包含氧化钬滤光片、镨钕滤光片、镨铒滤光片，其中每片氧化钬滤光片有12个特征峰值波长点，镨钕滤光片和镨铒滤光片均有10个特征峰值波长点，每个波长点都需通过人工识别、读数，再分别测量计算相对峰高、吸收峰对称性等计量性能指标。干涉滤光片型波长滤光片则需每片测量计算其半宽度等计量性能指标。如图1所示，为分光光度计扫描结束后得到的图谱，λ0及τ1为分光光度计输出结果，λ0表示特征波长点，τ1表示特征波长点的透射比值，其余参数都需要自己逐个放大后用直尺测量计算。如：相对峰高Δτ＝|τ1-τ2|，带宽Δλ＝|λ1-λ2|，对称性
其中，τ2表示与特征波长点最近的拐点的透射比值，λ1表示与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值，λ2表示与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值。按每套滤光片中一片氧化钬滤光片、一片镨钕滤光片、一片镨铒滤光片、三片干涉滤光片计算，检测六片滤光片需要花费5～6小时，工作效率非常低，容易引入人工误差。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种快速、准确、高效的得出标准滤光片计量性能指标的滤光片计量性能快速检测方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种滤光片计量性能快速检测方法，包括以下步骤：
步骤1，获取原始数据：
使用分光光度计进行检测，得到标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据。根据标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据得到标准滤光片的波长-透射比原始数据。
步骤2，判断特征波长点λ0和拐点，拐点包括左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)、离特征点最近的波肩λ0(S)。
步骤21，根据标准滤光片的波长-透射比原始数据进行峰值判断，得到特征波长点λ0、左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)。
步骤22，对标准滤光片的波长-透射比原始数据进行平滑处理，得到平滑后的波长-透射比数据。
定义第一波长区间λn＝[λ0,λ0(R)]，τn为第一波长区间λn对应的透射比，则
通过公式
逐点计算，x＝1～n，若arctan(λx)-arctan(λx-1)＞5°+p，且λx≠λ0(R)，则判定λx为右侧离特征点最近的波肩λ0(S)，p表示判断角度系数。
定义第二波长区间λm＝[λ0(L),λ0]，τm为第二波长区间λm对应的透射比，则
过公式
逐点计算，y＝1～m，若arctan(λy+1)-arctan(λy)＞5°+p，且λy≠λ0(L)则判定λy为左侧离特征点最近的波肩λ0(S)。
步骤3，确定与特征波长点λ0最近的拐点：
定义S1＝λ0(L)、S2＝λ0(R)或S3＝λ0(S)，i＝1,2,3，取|λ0-Si|最小时的Si作为特征波长点λ0最近的拐点，即λmin＝Si，λmin表示与特征波长点λ0最近的拐点。
步骤4，根据确定的特征波长点λ0以及与特征波长点λ0最近的拐点λmin确定其他计量性能指标。
优选的：判断角度系数p根据历史判定数据进行自适应修正：
其中，N表示历史上判定右侧离特征点最近的波肩个数，M表示历史上判定左侧离特征点最近的波肩个数。
优选的：步骤21中根据标准滤光片的波长-透射比原始数据使用快速峰值检测方法进行峰值判断。
优选的：步骤22中对标准滤光片的波长-透射比原始数据采用拉默-道格拉斯-普克方法进行平滑处理。
优选的：所述标准滤光片分为吸收型波长滤光片和干涉滤光片型波长滤光片。
优选的：吸收型波长滤光片的其他计量性能指标包括特征波长点的透射比值τ1、与特征波长点最近的拐点的透射比值τ2、相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ、峰高带宽比值Δτ/Δλ、对称性Φλ、对称性相对峰高比值Φλ/Δτ；干涉滤光片型波长滤光片的其他计量性能指标包括相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ。
优选的：判断角度系数p在-1°～1°之间。
优选的：判断角度系数p初始值为0。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
本发明通过使用高等级分光光度计进行检测，得到标准滤光片的波长-透射比原始数据，对原始数据进行自动判定，达到无需人工作图计算，快速、准确、高效得出标准滤光片计量性能指标的目的。
附图说明
图1为吸收型波长标准滤光片示例图。
图2为本实施列的吸收型波长标准滤光片示意图。
图3为图2中B部分的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种滤光片计量性能快速检测方法，包括以下步骤：
步骤1，获取原始数据：
使用高等级分光光度计进行检测标准滤光片，得到标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据。根据标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据得到标准滤光片的波长-透射比原始数据，生成(X-Y Pairs Table)数据集，X＝λ，Y＝τ，如图2所示。
步骤2，如图3所示，判断特征波长点λ0和拐点，拐点包括左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)、离特征点最近的波肩λ0(S)。
在JJG1034-2008《光谱光度计标准滤光器》中，τ2的定义为以特征波长点作为峰谷，峰谷到拐点(峰顶)的最小透射比值，因此为了得到τ2，我们需要得到特征波长点λ0外，还需要判断出拐点(峰顶)的位置。在规范中，拐点的定义为特征波长点λ0两侧，距离最近的波谷/峰底[λ0(L)λ0(R)]或波肩[λ0(S)]。
步骤21，根据标准滤光片的波长-透射比原始数据使用快速峰值检测方法进行峰值判断，得到特征波长点λ0、左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)，如表1所示。
表1：特征波长点λ0以及特征波长点λ0两侧波谷/峰顶的数据集
| λ<sub>0</sub> | λ<sub>0</sub>(L) | λ<sub>0</sub>(R) |
| 807.5 | 800 | 815 |
| 799.9 | 774.4 | 800 |
| 747.9 | 745.3 | 774.4 |
| 739.4 | 709.2 | 745.3 |
| 684.8 | 658 | 709.2 |
| 629.8 | 626.7 | 653.4 |
| 623.7 | 619.6 | 626.7 |
| 585.65 | 580.5 | 680.7 |
| 572.6 | 551.2 | 580.5 |
| 529.9 | 519.6 | 550.2 |
| 513.6 | 490.7 | 519.6 |
| 473.35 | 464.95 | 476.65 |
| 461.5 | 443.25 | 464.95 |
| 431.25 | 425.8 | 443.25 |
| 355.25 | 353.8 | 382.95 |
| 350.85 | 345 | 353.8 |
步骤22，采用拉默-道格拉斯-普克(Ramer-Douglas-Peucker)方法对标准滤光片的波长-透射比原始数据进行平滑处理，得到平滑后的波长-透射比数据。
定义第一波长区间λn＝[λ0,λ0(R)]，τn为第一波长区间λn对应的透射比，则
通过公式
逐点计算，x＝1～n，若arctan(λx)-arctan(λx-1)＞5°+p，且λx≠λ0(R)，则判定λx为右侧离特征点最近的波肩λ0(S)，p表示判断角度系数。
定义第二波长区间λm＝[λ0(L),λ0]，τm为第二波长区间λm对应的透射比，则
过公式
逐点计算，y＝1～m，若arctan(λy+1)-arctan(λy)＞5°+p，且λy≠λ0(L)则判定λy为左侧离特征点最近的波肩λ0(S)，如表2所示。
判断角度系数p根据历史判定数据进行自适应修正：
其中，N表示历史上判定右侧离特征点最近的波肩个数，M表示历史上判定左侧离特征点最近的波肩个数。判断角度系数p在-1°～1°之间。判断角度系数p初始值为0。判断角度系数p根据历史判定数据进行自适应修正，提高波肩识别率。
表2：存在波肩λ0(S)的特征波长点λ0
| λ<sub>0</sub> | λ<sub>0</sub>(S) |
| 684.8 | 676 |
| 585.65 | 590.2 |
| 572.6 | 575.05 |
| 529.9 | 527.05 |
步骤3，确定与特征波长点λ0最近的拐点：
定义S1＝λ0(L)、S2＝λ0(R)或S3＝λ0(S)，i＝1,2,3，取|λ0-Si|最小时的Si作为特征波长点λ0最近的拐点，即λmin＝Si，λmin表示与特征波长点λ0最近的拐点，如表3所示。
表3：与特征波长点λ0最近的拐点
步骤4，根据确定的特征波长点λ0以及与特征波长点λ0最近的拐点λmin确定其他计量性能指标。所述标准滤光片分为吸收型波长滤光片和干涉滤光片型波长滤光片。
吸收型波长滤光片的其他计量性能指标包括特征波长点的透射比值τ1、与特征波长点最近的拐点的透射比值τ2、相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ、峰高带宽比值Δτ/Δλ、对称性Φλ、对称性相对峰高比值Φλ/Δτ；干涉滤光片型波长滤光片的其他计量性能指标包括相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ。
本实施列的吸收型波长滤光片的其他计量性能指标通过JJG1034-2008《光谱光度计标准滤光器》计算公式计算，结果如表4所示。
表4：计量性能指标
| λ0 | τ1 | λmin | τ2 | Δτ | λ1 | λ2 | Δλ | Δτ/Δλ | Φλ | Φλ/Δτ |
| 807.5 | 11.215 | 800 | 25.467 | 14.252 | 804.55 | 810.5 | 5.95 | 2.395294 | 0.02 | 0.001 |
| 799.9 | 24.025 | 800 | 25.467 | 1.442 | 799.3 | 800 | 0.7 | 2.06 | 0.25 | 0.173 |
| 747.9 | 22.123 | 745.3 | 23.583 | 1.46 | 746.65 | 749.05 | 2.4 | 0.608333 | 0.05 | 0.034 |
| 739.4 | 17.644 | 745.3 | 23.583 | 5.939 | 737.25 | 742.9 | 5.65 | 1.05115 | 0.68 | 0.114 |
| 684.8 | 71.395 | 676 | 77.954 | 6.559 | 680.65 | 688.8 | 8.15 | 0.804785 | 0.08 | 0.012 |
| 629.8 | 79.144 | 626.75 | 79.504 | 0.36 | 628.25 | 631.25 | 3 | 0.12 | 0.05 | 0.139 |
| 623.7 | 79.175 | 626.75 | 79.504 | 0.329 | 622.5 | 625.3 | 2.8 | 0.1175 | 0.2 | 0.608 |
| 585.65 | 2.573 | 590.2 | 9.88 | 7.307 | 583.25 | 588.55 | 5.3 | 1.378679 | 0.25 | 0.034 |
| 572.6 | 3.579 | 575.05 | 6.009 | 2.43 | 571.6 | 574 | 2.4 | 1.0125 | 0.2 | 0.082 |
| 529.9 | 40.293 | 527.05 | 44.344 | 4.051 | 528.25 | 533.7 | 5.45 | 0.743303 | 1.08 | 0.267 |
| 513.6 | 53.028 | 519.6 | 60.326 | 7.298 | 511.05 | 516.35 | 5.3 | 1.376981 | 0.1 | 0.014 |
| 473.35 | 67.939 | 476.65 | 70.386 | 2.447 | 471.85 | 474.95 | 3.1 | 0.789355 | 0.05 | 0.02 |
| 461.5 | 73.575 | 464.95 | 74.377 | 0.802 | 459.8 | 463.35 | 3.55 | 0.225915 | 0.08 | 0.1 |
| 431.25 | 65.327 | 425.9 | 78.367 | 13.04 | 429.4 | 433.8 | 4.4 | 2.963636 | 0.35 | 0.027 |
| 355.25 | 21.634 | 353.8 | 21.956 | 0.322 | 354.5 | 355.7 | 1.2 | 0.268333 | 0.15 | 0.466 |
| 350.85 | 18.11 | 353.8 | 21.956 | 3.846 | 349.85 | 352.25 | 2.4 | 1.6025 | 0.2 | 0.052 |
通过python语言编写本发明进行实施，得到标准滤光片的λ0；τ1；τ2；τ1/2；λ1，λ2等计量性能数据，并能自动生成检测结果，检测效率与人工检测相比大大提高。另外改进的算法使得本发明的波肩计算结果与人工肉眼观察一致。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取原始数据：
使用分光光度计进行检测，得到标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据；根据标准滤光片波长和其对应的标准滤光片透射比原始数据得到标准滤光片的波长-透射比原始数据；
步骤2，判断特征波长点λ0和拐点，拐点包括左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)、离特征点最近的波肩λ0(S)；
步骤21，根据标准滤光片的波长-透射比原始数据进行峰值判断，得到特征波长点λ0、左侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(L)、右侧离特征点最近的波谷/峰顶λ0(R)；
步骤22，对标准滤光片的波长-透射比原始数据进行平滑处理，得到平滑后的波长-透射比数据；
定义第一波长区间λn＝[λ0,λ0(R)]，τn为第一波长区间λn对应的透射比，则
通过公式
逐点计算，x＝1～n，若arctan(λx)-arctan(λx-1)＞5°+p，且λx≠λ0(R)，则判定λx为右侧离特征点最近的波肩λ0(S)，p表示判断角度系数；
定义第二波长区间λm＝[λ0(L),λ0]，τm为第二波长区间λm对应的透射比，则
过公式
逐点计算，y＝1～m，若arctan(λy+1)-arctan(λy)＞5°+p，且λy≠λ0(L)则判定λy为左侧离特征点最近的波肩λ0(S)；
步骤3，确定与特征波长点λ0最近的拐点：
定义S1＝λ0(L)、S2＝λ0(R)或S3＝λ0(S)，i＝1,2,3，取|λ0-Si|最小时的Si作为特征波长点λ0最近的拐点，即λmin＝Si，λmin表示与特征波长点λ0最近的拐点；
步骤4，根据确定的特征波长点λ0以及与特征波长点λ0最近的拐点λmin确定其他计量性能指标。
2.根据权利要求1所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：判断角度系数p根据历史判定数据进行自适应修正：
其中，N表示历史上判定右侧离特征点最近的波肩个数，M表示历史上判定左侧离特征点最近的波肩个数。
3.根据权利要求2所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：步骤21中根据标准滤光片的波长-透射比原始数据使用快速峰值检测方法进行峰值判断。
4.根据权利要求3所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：步骤22中对标准滤光片的波长-透射比原始数据采用拉默-道格拉斯-普克方法进行平滑处理。
5.根据权利要求4所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：所述标准滤光片分为吸收型波长滤光片和干涉滤光片型波长滤光片。
6.根据权利要求4所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：吸收型波长滤光片的其他计量性能指标包括特征波长点的透射比值τ1、与特征波长点最近的拐点的透射比值τ2、相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ、峰高带宽比值Δτ/Δλ、对称性Φλ、对称性相对峰高比值Φλ/Δτ；干涉滤光片型波长滤光片的其他计量性能指标包括相对峰高Δτ、与特征波长点对应△τ1/2点的左侧波长点值λ1、与特征波长点对应△τ1/2点的右侧波长点值λ2、带宽Δλ。
7.根据权利要求5所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：判断角度系数p在-1°～1°之间。
8.根据权利要求6所述滤光片计量性能快速检测方法，其特征在于：判断角度系数p初始值为0。
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|---|---|
| CN (1) | CN113466158B (zh) |
Citations (6)
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-
2021
- 2021-08-12 CN CN202110925357.0A patent/CN113466158B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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