CN113984735B - 一种基于拉曼光谱的定量探测方法、系统和拉曼光谱仪 - Google Patents
一种基于拉曼光谱的定量探测方法、系统和拉曼光谱仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及拉曼光谱探测技术领域，提供一种基于拉曼光谱的定量探测方法、系统和拉曼光谱仪，方法包括计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品的浓度，只需要提前对参照样品在一个预设距离处进行一次测量标定，确定第一强度比，即可在拉曼光谱仪的测量范围内的任何距离处实现对待测样品的定量测量，不受探测距离、激光功率、检测时间及待测样品浓度含量的影响，无需重复标定，且测量误差小，适用性强，实施过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及拉曼光谱探测技术领域，尤其涉及一种基于拉曼光谱的定量探测方法、系统和拉曼光谱仪。
背景技术
拉曼光谱直接反映了物质分子的振动结构信息，早期被大量用于对物质特性和分子结构信息进行定性分析。随着光学测量技术的快速发展，拉曼光谱中所包含的信息量也越来越丰富，这使得拉曼光谱技术可适用于较精确的定量分析应用。
对于某一特定物质而言，在激发光强度、测量温度等因素不变的情况下，样本的拉曼散射的强度与样本中散射分子的数量成正比，即拉曼散射的强度与分子浓度成正比。目前绝大部分拉曼光谱定量分析方法都是基于这一基本理论原则。
目前的定量分析方法主要有软建模分析方法和基于谱峰分解的硬建模方法，具体地：
1)软建模分析方法：是指将大量待测属性已知的光谱数据作为训练样本，基于某种优化算法或学习型数学方法寻找光谱数据与样本待测属性之间的数学关系，建立对待测值的校正模型。该方法需要较多的训练样本，且模型基本不具备有外推性；
2)硬建模方法：与软建模分析方法类似，其分析过程也分为模型建立和分析预测两个步骤，硬建模方法以光谱数据与样本待测属性之间的物理联系为机理，与软建模方法相比，硬建模方法所需的训练样本数目少、模型外推性强、适应光谱非线性变化并可在一定程度上处理特征峰重叠问题。但硬建模方法需要对样本的化学性质及成分、光谱的物理特性等掌握较多的先验知识，以便于将特征谱峰与样本中不同成分的化学性质建立对应关系，这就需要大量的前期工作和先验知识。
对于远程拉曼光谱仪进行定量分析而言，由于被测物体的距离不是一个定值，如果用上述的软建模方法或硬建模方法，则均需对每个测量距离处进行一次建模以消除距离的变化对拉曼信号产生及收集效率的影响，这将极大的增加仪器建模及定标的工作量和复杂性，且理论上不可能对每个距离进行建模和定标，而只能依靠插值的方式进行估计，测量误差大。
而且，现有的基于拉曼光谱的定量探测方法多是针对实验室、在线检测的拉曼设备，其为保证模型的外推性，对于检测仪器的检测条件，如激光功率、采集时间、样品距离、外界光环境、样品形态等，通常做了一定的限定，应尽量保持一致，避免因为检测条件的变化引入的变量对定量检测模型的影响。
而对于远距离的激光拉曼光谱检测而言，其检测距离从数米到数百米不等，对于不同距离处的不同检测目标样品，为获得足够信噪比的信号，其检测时间、外界光环境等检测条件会有较大的差异，无法用传统的软建模或硬建模的定量分析方法对其进行定量分析，适用性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于拉曼光谱的定量探测方法、系统和拉曼光谱仪。
本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测方法的技术方案如下：
计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体的第二拉曼光谱的最大峰值；
计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品的所述预设距离处的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值；
根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品的浓度。
本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测方法的有益效果如下：
通过测量在所述待测样品的预设距离处的空气中的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值，通过与待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值进行对比，得到第二强度比，进而根据第一强度比、第二强度比以及参照样品的浓度，确定待测样品的浓度。只需要提前对参照样品在一个预设距离处进行一次测量标定，确定第一强度比，即可在拉曼光谱仪的测量范围内的任何距离处实现对待测样品的定量测量，不受探测距离、激光功率、检测时间及待测样品浓度含量的影响，无需重复标定，不需要大量的训练数据样本和复杂的物理数学模型，同时还可以避免大量的距离定标、以及环境干扰引起的测量误差，测量误差小，适用性强，实施过程简单。
在上述方案的基础上，本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测方法还可以做如下改进。
进一步，所述待测样品的第三拉曼光谱的获取过程，包括：
根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品之间的距离，c为光速；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品的第三拉曼光谱，其中w为所述拉曼光谱仪中激光器发射脉冲激光的脉冲宽度。
进一步，所述第四拉曼光谱的获取过程，包括：
根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
在所述预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱。
进一步，所述预设种类气体为氮气、氧气或空气。
本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测系统的技术方案如下：
包括强度比计算模块和浓度计算模块，所述强度比计算模块用于：
计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体的第二拉曼光谱的最大峰值；
计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品的所述预设距离处的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值；
所述浓度计算模块用于：根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品的浓度。
本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测系统的有益效果如下：
通过测量在所述待测样品的预设距离处的空气中的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值，通过与待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值进行对比，得到第二强度比，进而根据第一强度比、第二强度比以及参照样品的浓度，确定待测样品的浓度。只需要提前对参照样品在一个预设距离处进行一次测量标定，确定第一强度比，即可在拉曼光谱仪的测量范围内的任何距离处实现对待测样品的定量测量，不受探测距离、激光功率、检测时间及待测样品浓度含量的影响，无需重复标定，不需要大量的训练数据样本和复杂的物理数学模型，同时还可以避免大量的距离定标、以及环境干扰引起的测量误差，测量误差小，适用性强，实施过程简单。
在上述方案的基础上，本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测系统还可以做如下改进。
进一步，所述获取模块用于：
根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品之间的距离，c为光速；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品的第三拉曼光谱。
进一步，所述获取模块还用于：
根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱。
进一步，所述预设种类气体为氮气、氧气或空气。
本发明的一种拉曼光谱仪，包括控制芯片，所述控制芯片用于执行上述任一项所述的一种基于拉曼光谱的定量探测方法。
附图说明
图1为本发明实施例的一种基于拉曼光谱的定量探测方法的流程示意图；
图2为拉曼光谱仪的结构示意图；
图3为参照样品对应的拉曼光谱以及距离该参照样品1米处的氧气和氮气的拉曼光谱；
图4为该待测样品对应的拉曼光谱，以及距离该待测样品1米处的氧气和氮气的拉曼光谱；
图5为本发明实施例的一种基于拉曼光谱的定量探测系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明实施例的一种基于拉曼光谱的定量探测方法，包括如下步骤：
S1、计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体5的第二拉曼光谱的最大峰值；
S2、计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品4的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5的第四拉曼光谱的最大峰值；
S3、根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品4的浓度。
如图2所示，远程拉曼光谱探测装置即拉曼光谱仪包括激光器1、收集光学系统2和光谱分析仪3，其中，激光器1用于向待测样品4发出用于激发待测样品4的脉冲激光，待测样品4在脉冲激光的激发下，产生拉曼散射光，收集光学系统2收集拉曼散射光，并发发送至光谱分析仪3，光谱分析仪3用于将复色的拉曼散射光分解成单色光谱信号，并对单色光谱信号进行解析，光谱仪具有时域上的距离选通功能，配合脉冲激光器1及探测目标的距离，计算脉冲激光发射照射到目标及拉曼光谱散射回波传输到收集光学系统2的光波信号的飞行时间TOF，仅选通感兴趣距离范围内的回波信号，从而可以排除较长的光学传播路径上的其他物质的拉曼光谱、荧光光谱信号及环境光的干扰。且拉曼检测的过程为本领域技术人员所悉知，在此不做赘述。
同理，在激光器1向待测样品4发出用于激发待测样品4的脉冲激光时，脉冲激光同样会激发在待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5，产生对应的拉曼散射光，由此得到在待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5的第四拉曼光谱。
其中，激光器1选用可时域调制的脉冲激光器1。对于远程激光光谱探测装置，其在检测逻辑、时序和方法上与传统的近距离拉曼光谱检测有所不同，且在现有技术中已经公开，在此不做赘述。
其中，预设距离可为1米或2米等，可根据实际情况调整设置，一般而言，在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体5指：位于参照样品与拉曼光谱仪之间，且在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体5。
在所述待测样品4的预设距离处的预设种类气体5指：位于待测样品4与拉曼光谱仪之间，且在所述待测样品4的预设距离处的预设种类气体5。
通过测量在所述待测样品4的预设距离处的空气中的预设种类气体5的第四拉曼光谱的最大峰值，通过与待测样品4的第三拉曼光谱的最大峰值进行对比，得到第二强度比，进而根据第一强度比、第二强度比以及参照样品的浓度，确定待测样品4的浓度。只需要提前对参照样品在一个预设距离处进行一次测量标定，确定第一强度比，即可在拉曼光谱仪的测量范围内的任何距离处实现对待测样品4的定量测量，不受探测距离、激光功率、检测时间及待测样品4浓度含量的影响，无需重复标定，不需要大量的训练数据样本和复杂的物理数学模型，同时还可以避免大量的距离定标、以及环境干扰引起的测量误差，测量误差小，适用性强，实施过程简单。
较优地，在上述技术方案中，所述待测样品4的第三拉曼光谱的获取过程，包括：
S20、根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品4之间的距离，c为光速，且c＝3×108m/s；
S21、在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品4的第三拉曼光谱。其中w为所述拉曼光谱仪中激光器发射脉冲激光的脉冲宽度，具体地：
例如发射脉冲激光的频率为每秒发射10次，脉冲宽度w＝1ns，第一时间延迟Δt＝100ns(L＝15m)；那么：
0时刻时，第一次发射脉冲激光，则采集第一次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt到Δt+w时段即100ns到101ns时段的拉曼散射光S1；
第0.1秒时，第二次发射脉冲激光，则采集第二次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt到Δt+w时段即0.1s+100ns到0.1s+101ns时段的拉曼散射光S2；
第0.2秒时，第三次发射脉冲激光，则采集第三次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt到Δt+w时段即0.2s+100ns到0.2s+101ns时段的拉曼散射光S3；
以此类推，采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光得到待测样品4的第三拉曼光谱，其中，预设条件为：预设时长、采集拉曼散射光的第一预设次数阈值，或发射脉冲激光的第二预设次数阈值；
在实际操作中，选通门宽度w作为激光器1的激光光脉冲宽度，通常为ps到ns量级；初始化目标拉曼信号强度S＝0，检测累积次数i＝1；发射脉冲宽度为w的单脉冲激光，光谱分析仪3采集时间延迟为Δt的门宽度为w的单脉冲激发拉曼光谱信号Si，当采集拉曼散射光的次数达到第一预设次数阈值Sth时，结束对待测样品4的拉曼信号采集，否则继续发射激光脉冲并采集。由此，得到第三拉曼光谱为：S＝ΣSi；
较优地，在上述技术方案中，所述第四拉曼光谱的获取过程，包括：
S22、根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
S23、在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱。
例如发射脉冲激光的频率为每秒发射10次，l＝1m，第二时间延迟Δt0＝93.3ns；那么：
0时刻时，第一次发射脉冲激光，则采集第一次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt0至Δt0+w时段即93.3ns到93.4ns时段的拉曼散射光；
第0.1秒时，第二次发射脉冲激光，则采集第二次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt0至Δt0+w时段即0.1s+93.3ns到0.1s+93.4ns时段的拉曼散射光；
第0.2秒时，第三次发射脉冲激光，则采集第三次发射脉冲激光后第一时间延迟Δt0至Δt0+w时段即0.2s+93.3ns到0.2s+93.4ns时段的拉曼散射光；
以此类推，采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光得到第四拉曼光谱，在激光器1用于向待测样品4发出用于激发待测样品4的脉冲激光时，脉冲激光同样会激发在待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5，产生对应的拉曼散射光，由此在得到待测样品4的第三拉曼光谱的同时，可得到在待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5的第四拉曼光谱。
获取第一拉曼光谱的过程以及获取第二拉曼光谱的过程，参考上述获取第三拉曼光谱和第四拉曼光谱过程，在此不做赘述。
较优地，在上述技术方案中，所述预设种类气体5为氮气、氧气或空气。
以100％体积浓度的无水乙醇样品作为参照样品，以70％体积浓度的乙醇与水的混合样品作为待测样品4，对本申请的一种基于拉曼光谱的定量探测方法的技术效果进行说明：
S30、获取第一强度比：
在20米距离处，对100％体积浓度的无水乙醇样品进行检测，得到该参照样品对应的拉曼光谱，以及距离该参照样品1米处的氧气和氮气的拉曼光谱，如图3所示，该参照样品的乙醇的最大峰值在2925～2935cm-1之间，预设距离为1米处的氧气的拉曼光谱的最大峰值为1556～1558cm-1之间，预设距离为1米处的氮气的拉曼光谱的最大峰值为2332～2334cm-1之间。记氮气的最大峰值为h0，乙醇的最大峰值为h，则标定第一强度比为：K0＝h/h0＝1.2443；
需要注意的是，对于特定样品，拉曼光谱的最大峰值与激发光波长、光谱仪光谱响应效率、光谱仪的光谱范围等有关，氮气由于化学性质相对更稳定，空气中占比也最大，优选氮气作为预设种类气体5，但比如拉曼光谱仪的光谱范围只有0～2000cm-1，则记氧气的最大峰值为h0，此时乙醇的最大峰值为880～890cm-1。
S31、获取第二强度比：
在100米距离处，对70％体积浓度的乙醇与水的混合样品进行检测，得到该待测样品4对应的拉曼光谱，以及距离该待测样品41米处的氧气和氮气的拉曼光谱，如图4所示，记氮气的拉曼光谱的最大峰值为h0i，记乙醇的拉曼光谱的最大峰值为hi，则第二强度比为K2＝hi/h0i＝0.8829；
S32、获取待测样品4的浓度Ci＝K2/K1×C1＝70.95％，C1＝100％，即参照样品即100％体积浓度的无水乙醇样品的浓度。
计算出的待测样品4的浓度Ci＝70.95％，相比于70％体积浓度的乙醇与水的混合样品的70％，误差很小。
在上述各实施例中，虽然对步骤进行了编号S1、S2等，但只是本申请给出的具体实施例，本领域的技术人员可根据实际情况调整S1、S2等的执行顺序，此也在本发明的保护范围内，可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施方式中的部分或全部。
如图5所示，本发明实施例的一种基于拉曼光谱的定量探测系统200，包括强度比计算模块210和浓度计算模块220，所述强度比计算模块210用于：
计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体5的第二拉曼光谱的最大峰值；
计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品4的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品4的所述预设距离处的预设种类气体5的第四拉曼光谱的最大峰值；
所述浓度计算模块220用于：根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品4的浓度。
通过测量在所述待测样品4的预设距离处的空气中的预设种类气体5的第四拉曼光谱的最大峰值，通过与待测样品4的第三拉曼光谱的最大峰值进行对比，得到第二强度比，进而根据第一强度比、第二强度比以及参照样品的浓度，确定待测样品4的浓度。只需要提前对参照样品在一个预设距离处进行一次测量标定，确定第一强度比，即可在拉曼光谱仪的测量范围内的任何距离处实现对待测样品4的定量测量，不受探测距离、激光功率、检测时间及待测样品4浓度含量的影响，无需重复标定，且测量误差小，适用性强，实施过程简单。
较优地，在上述技术方案中，所述获取模块用于：
根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品4之间的距离，c为光速；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品4的第三拉曼光谱，其中w为所述拉曼光谱仪中激光器发射脉冲激光的脉冲宽度。
较优地，在上述技术方案中，所述获取模块还用于：
根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱。
较优地，在上述技术方案中，所述预设种类气体5为氮气、氧气或空气。
上述关于本发明的一种基于拉曼光谱的定量探测系统200中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文中关于一种基于拉曼光谱的定量探测方法的实施例中的各参数和步骤，在此不做赘述。
也可在现有的拉曼光谱仪进行改进和升级，嵌入本申请的一种基于拉曼光谱的定量探测方法所对应的程序。
本发明实施例的一种拉曼光谱仪，包括控制芯片，所述控制芯片用于执行上述任一项所述的一种基于拉曼光谱的定量探测方法。
在本发明中，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 (5)
1.一种基于拉曼光谱的定量探测方法，其特征在于，包括：
计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体的第二拉曼光谱的最大峰值；
计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品的所述预设距离处的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值；
根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品的浓度；
所述待测样品的第三拉曼光谱的获取过程，包括：
根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品之间的距离，c为光速；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品的第三拉曼光谱，其中w为所述拉曼光谱仪中激光器发射脉冲激光的脉冲宽度；
所述第四拉曼光谱的获取过程，包括：
根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
在所述预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱；
根据获取第三拉曼光谱和第四拉曼光谱过程，获取第一拉曼光谱和第二拉曼光谱。
2.根据权利要求1所述的一种基于拉曼光谱的定量探测方法，其特征在于，所述预设种类气体为氮气、氧气或空气。
3.一种基于拉曼光谱的定量探测系统，其特征在于，包括强度比计算模块和浓度计算模块，所述强度比计算模块用于：
计算第一最大峰值与第二最大峰值之间的第一强度比，其中，所述第一最大峰值指：参照样品的第一拉曼光谱的最大峰值，所述第二最大峰值指：在所述参照样品的预设距离处的预设种类气体的第二拉曼光谱的最大峰值；
计算第三最大峰值与第四最大峰值之间的第二强度比，其中，所述第三最大峰值指：待测样品的第三拉曼光谱的最大峰值，所述第四最大峰值指：在所述待测样品的所述预设距离处的预设种类气体的第四拉曼光谱的最大峰值；
所述浓度计算模块用于：根据所述第一强度比、所述第二强度比以及所述参照样品的浓度，计算所述待测样品的浓度；
还包括获取模块，所述获取模块用于：
根据第一公式计算第一时间延迟Δt，所述第一公式为：其中，L为拉曼光谱仪的采样探头与所述待测样品之间的距离，c为光速；
在预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第一时间延迟Δt至Δt+w时段的拉曼散射光，得到所述待测样品的第三拉曼光谱，其中w为所述拉曼光谱仪中激光器发射脉冲激光的脉冲宽度；
所述获取模块还用于：
根据第二公式计算第二时间延迟Δt0，所述第二公式为：其中，l表示所述预设距离；
在所述预设条件下，按照时间顺序，依次采集每次发射脉冲激光后的第二时间延迟Δt0至Δt0+w时段的拉曼散射光，得到所述第四拉曼光谱。
4.根据权利要求3所述的一种基于拉曼光谱的定量探测系统，其特征在于，所述预设种类气体为氮气、氧气或空气。
5.一种拉曼光谱仪，其特征在于，包括控制芯片，所述控制芯片用于执行权利要求1或2所述的一种基于拉曼光谱的定量探测方法。
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| CN113092437A (zh) * | 2021-03-25 | 2021-07-09 | 东莞市中科原子精密制造科技有限公司 | 一种远程拉曼光谱探测模组及远程探测光谱仪 |
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