CN114965325B - 一种氯离子检测方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氯离子检测方法、装置及计算机可读存储介质，方法包括：获取待测定光谱数据，包括检测波长区间内的多个吸光度检测值；根据预设的氯离子特征波长区间、有机物特征波长区间和浊度特征波长区间对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除浊度干扰处理，去除有机物干扰处理，得到多个吸光度终值；检测波长区间包含浊度特征波长区间，浊度特征波长区间包含有机物特征波长区间，有机物特征波长区间包含氯离子特征波长区间；根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、多个吸光度终值确定待检测氯离子浓度。本发明的氯离子检测方法解决了现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
Description
技术领域
本发明涉及氯离子浓度检测相关技术领域，尤其是涉及一种氯离子检测方法、装置及计算机可读存储介质。
背景技术
混凝土以其优良的施工性能、耐久性、坚固性、用途的多样性、原材料的丰富性，已成为现代建筑地首选材料。在混凝土中，氯离子由于半径小、活性大，很容易穿过混凝土中钢筋钝化膜，对混凝土结构中的钢筋造成腐蚀，致使其体积膨胀引起混凝土结构破坏和耐久性的降低，因此氯离子含量需控制在一定范围内。
传统的实验室氯离子测定方法为电位滴定法和指示剂滴定法，这两种方法需使用硝酸银、淀粉、铬酸钾、酚酞、硝酸、氯化钠等化学试剂，其中硝酸银和铬酸钾均含有重金属，其中铬酸钾为致癌物质，滴定后溶液需进行后续固废处理，造成环境污染与人员损害，且电位滴定法和指示剂滴定法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种氯离子检测方法，能够解决现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
本发明还提供了一种氯离子检测装置和计算机可读存储介质。
根据本发明的第一方面实施例的氯离子检测方法，包括以下步骤：
获取待测定光谱数据，所述待测定光谱数据通过对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行光谱分析得到，所述待测定光谱数据包括所述检测波长区间内的多个吸光度检测值；
根据预设的氯离子特征波长区间、有机物特征波长区间和浊度特征波长区间对所述氯离子特征波长区间内的多个所述吸光度检测值依次进行去除浊度干扰处理，去除有机物干扰处理，得到无干扰影响的多个吸光度终值，多个所述吸光度终值与多个所述吸光度检测值一一对应；所述检测波长区间包含所述浊度特征波长区间，所述浊度特征波长区间包含所述有机物特征波长区间，所述有机物特征波长区间包含所述氯离子特征波长区间；
根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个所述吸光度终值确定所述待检测溶液的待检测氯离子浓度。
根据本发明实施例的氯离子检测方法，至少具有如下有益效果：
对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行采样和光谱分析，可以得到检测波长区间内的多个吸光度检测值。通过有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间内的多个标准浊度吸光度，可以对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除浊度干扰处理，通过氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间内的多个标准有机物吸光度，可以对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除有机物干扰处理，从而得到无干扰影响的多个吸光度终值，根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值则可以确定待检测溶液的待检测氯离子浓度，无需进行溶液过滤以去除悬浮物干扰。采用紫外可见分光光度法分析的方式来确定氯离子浓度，不存在环境污染的问题。本发明实施例的氯离子检测方法解决了现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
根据本发明的一些实施例，所述去除浊度干扰处理包括以下步骤：
根据所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定所述有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度；
对所述有机物特征波长区间内的多个所述吸光度检测值一一对应与所述有机物特征波长区间内的多个所述预测浊度吸光度求差，得到多个去干扰吸光度。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定所述有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的浊度标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准浊度吸光度；
确定每个浓度下所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个所述标准浊度吸光度的第一均值；
根据所述第一均值和所述有机物特征波长区间内的多个所述标准浊度吸光度的第一约束关系确定所述有机物特征波长区间内的多个所述预测浊度吸光度。
根据本发明的一些实施例，所述去除有机物干扰处理包括以下步骤：
根据所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定所述氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度；
对所述氯离子特征波长区间内的多个所述去干扰吸光度一一对应与所述氯离子特征波长区间内的多个所述预测有机物吸光度求差，得到多个所述吸光度终值。
根据本发明的一些实施例，所述根据所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定所述氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的有机物标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准有机物吸光度；
确定每个浓度下所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个所述标准有机物吸光度的第二均值；
根据所述第二均值和所述氯离子特征波长区间内的多个所述标准有机物吸光度的第二约束关系确定所述氯离子特征波长区间内的多个所述预测有机物吸光度。
根据本发明的一些实施例，所述吸光度与氯离子浓度的对应关系，由以下步骤得到：
获取m个浓度的氯离子标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准氯离子吸光度；
基于偏最小二乘法，根据m个氯离子浓度值和每个浓度下所述检测波长区间内的多个所述标准氯离子吸光度确定所述吸光度与氯离子浓度的对应关系。
根据本发明的一些实施例，所述待测定光谱数据还包括光程值；在所述获取待测定光谱数据后，还包括以下步骤：
若存在超过对应的预设阈值范围的所述吸光度检测值，调整所述光程值的大小，直至所述吸光度检测值在对应的所述预设阈值范围内。
根据本发明的第二方面实施例的氯离子检测装置，包括：
光源；
光谱采集模块，用于采集待测定光谱数据；
光谱分析模块，用于分析所述待测定光谱数据；
控制模块，与所述光谱采集模块和所述光谱分析模块电性连接，所述控制模块用于执行如上述第一方面实施例所述的氯离子检测方法。
根据本发明实施例的氯离子检测装置，至少具有如下有益效果：
通过光谱采集模块对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行采样，通过光谱分析模块对采样结果进行光谱分析，可以得到检测波长区间内的多个吸光度检测值。通过控制模块可以实现通过有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间内的多个标准浊度吸光度，对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除浊度干扰处理，通过氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间内的多个标准有机物吸光度，对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除有机物干扰处理，从而得到无干扰影响的多个吸光度终值，根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值则可以确定待检测溶液的待检测氯离子浓度，无需进行溶液过滤以去除悬浮物干扰。采用紫外可见分光光度法分析的方式来确定氯离子浓度，不存在环境污染的问题。本发明实施例的氯离子检测装置体积小，可以直接伸入待检测溶液中进行检测，操作简单，检测效率高。本发明实施例的氯离子检测装置解决了现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
根据本发明的一些实施例，还包括与所述控制模块电性连接的光程调整装置，所述光程调整装置用于调整所述光源与所述光谱采集模块之间的距离。
根据本发明的第三方面实施例的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执行如上述第一方面实施例所述的氯离子检测方法。由于计算机可读存储介质采用了上述实施例的氯离子检测方法的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施例的氯离子检测方法的流程图；
图2是本发明实施例的氯离子检测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例的氯离子检测装置的使用示意图。
附图标记：
光源100；
光谱采集模块200；
光谱分析模块300；
控制模块400；
光程调整装置500。
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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二等只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提出了一种氯离子检测装置，包括光源100、光谱采集模块200、光谱分析模块300和控制模块400。光谱采集模块200，用于采集待测定光谱数据；光谱分析模块300，用于分析待测定光谱数据；控制模块400，与光谱采集模块200和光谱分析模块300电性连接，控制模块400用于执行本发明第一方面实施例的氯离子检测方法。
下面将结合图1至图3对本发明实施例的氯离子检测方法进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
根据本发明的第一方面实施例的氯离子检测方法，包括以下步骤：
获取待测定光谱数据，待测定光谱数据通过对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行光谱分析得到，待测定光谱数据包括检测波长区间内的多个吸光度检测值；
根据预设的氯离子特征波长区间、有机物特征波长区间和浊度特征波长区间对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值依次进行去除浊度干扰处理，去除有机物干扰处理，得到无干扰影响的多个吸光度终值，多个吸光度终值与多个吸光度检测值一一对应；检测波长区间包含浊度特征波长区间，浊度特征波长区间包含有机物特征波长区间，有机物特征波长区间包含氯离子特征波长区间；
根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值确定待检测溶液的待检测氯离子浓度。
待检测样品为混凝土用砂、水及外加剂，待检测溶液由混凝土用砂、水及外加剂混合制成，待检测溶液具体的制作过程为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述。待检测溶液中的悬浮物产生浊度干扰和有机物干扰，本发明采用紫外可见分光光度法测定待检测溶液的待检测氯离子浓度，不需要进行溶液过滤以去除悬浮物干扰，只需要将本发明实施例的氯离子检测装置伸入待检测溶液中即可得到待检测氯离子浓度，操作简单，检测效率高，且不存在环境污染的问题。需要说明的是，本发明实施例的氯离子检测装置外设有透明防水外壳，可以直接伸入待检测溶液中，保护本发明实施例的氯离子检测装置不受待检测溶液损坏。
将本发明实施例的氯离子检测装置伸入待检测溶液中，通过光谱采集模块200采集待测定光谱数据，待测定光谱数据还包括采样频率、采样时间、采样数目，需要说明的是，采样频率、采样时间、采样数目可以根据实际需要进行变换。在本发明的一些实施例中，以检测波长区间为190nm~800nm，谱带宽度为1nm，氯离子特征波长区间为190nm~200nm，有机物特征波长区间为190nm~400nm，浊度特征波长区间为190nm~800nm为例进行后续详细说明，但具体的区间设置不能看作是对本发明的限定。
有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间（401nm~800nm）为浊度独有而氯离子和有机物皆无吸收的波段，氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间（201nm~400nm）为有机物独有而氯离子无吸收的波段，检测波长区间等于浊度特征波长区间。根据有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间（401nm~800nm）内的多个标准浊度吸光度建立数学关系，可以得到有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个预测浊度吸光度。根据朗伯比尔定律可知，吸光度具有加和性，将有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个吸光度检测值与有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个预测浊度吸光度一一对应求差，从而完成去除浊度干扰处理，得到多个去干扰吸光度。去除浊度干扰处理完成后，根据氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间（201nm~400nm）内的多个标准有机物吸光度建立数学关系，可以得到氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个预测有机物吸光度，将氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个吸光度检测值与氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个预测有机物吸光度一一对应求差，从而完成去除有机物干扰处理，得到无干扰影响的多个吸光度终值。
吸光度与氯离子浓度的对应关系根据m个浓度的氯离子标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准氯离子吸光度得到。需要说明的是，吸光度与氯离子浓度的对应关系的具体计算过程在此不进行限定，只要能得到吸光度与氯离子浓度的对应关系即可。
根据本发明实施例的氯离子检测方法，对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行采样和光谱分析，可以得到检测波长区间内的多个吸光度检测值。通过有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间内的多个标准浊度吸光度，可以对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除浊度干扰处理，通过氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间内的多个标准有机物吸光度，可以对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除有机物干扰处理，从而得到无干扰影响的多个吸光度终值，根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值则可以确定待检测溶液的待检测氯离子浓度，无需进行溶液过滤以去除悬浮物干扰。采用紫外可见分光光度法分析的方式来确定氯离子浓度，不存在环境污染的问题。本发明实施例的氯离子检测方法解决了现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
在本发明的一些实施例中，去除浊度干扰处理包括以下步骤：
根据有机物特征波长区间与浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度；
对有机物特征波长区间内的多个吸光度检测值一一对应与有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度求差，得到多个去干扰吸光度。
在一些实施例中，浊度特征波长区间为190nm~800nm，对应的标准浊度吸光度矩阵T为：
以
为例，其中N代表浊度，190代表吸收波段，1代表第一种浓度，
表
示第一种浓度的浊度标准溶液在190nm处的标准浊度吸光度。
进一步地，浊度独有而氯离子与有机物无吸收波段为401nm~800nm，谱带宽度为
1nm，提取401nm~800nm的标准浊度吸光度，取该波段标准浊度吸光度之和的第一均值，第一
均值矩阵
为：
以
为例，
为第一种浓度的浊度标准溶液在401nm~800nm的标准浊度吸
光度之和的第一均值：
其中，
、
皆为最小二乘法计算出的系数，表示在某一浓度下，401nm~800nm的标
准浊度吸光度之和的第一均值与190nm~400nm范围内的标准浊度吸光度存在数学关系，即
可通过测定401nm~800nm的标准浊度吸光度之和的第一均值带入相应的数学关系中，即可
计算出190nm~400nm的预测浊度吸光度
，
，其中，
代表某一吸
收波段。
进一步地，根据朗伯比尔定律可知，吸光度具有加和性，则波长
处的吸光度检测
值为：
其中，
为本发明实施例的氯离子检测装置测得的波长
处的吸光度检测值，
为波长
处的预测浊度吸光度，
为波长
处的吸光度终值，
为波长
处的预测有机物
吸光度，则去除浊度干扰处理完成后的去干扰吸光度为：
在本发明的一些实施例中，根据有机物特征波长区间与浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的浊度标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准浊度吸光度；
确定每个浓度下有机物特征波长区间与浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度的第一均值；
根据第一均值和有机物特征波长区间内的多个标准浊度吸光度的第一约束关系确定有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度。
首先需要构建光谱图数据库，即采集m个浓度的浊度标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准浊度吸光度，该步骤为提前进行的准备工作，不能看作是对本发明的限定。在一些实施例中，浊度特征波长区间为190nm~800nm，对应的标准浊度吸光度矩阵T为：
以
为例，其中N代表浊度，190代表吸收波段，1代表第一种浓度，
表
示第一种浓度的浊度标准溶液在190nm处的标准浊度吸光度。
进一步地，浊度独有而氯离子与有机物无吸收波段为401nm~800nm，谱带宽度为
1nm，提取401nm~800nm的标准浊度吸光度，取该波段标准浊度吸光度之和的第一均值，第一
均值矩阵
为：
以
为例，
为第一种浓度的浊度标准溶液在401nm~800nm的标准浊度吸
光度之和的第一均值：
其中，
、
皆为最小二乘法计算出的系数，表示在某一浓度下，401nm~800nm的标
准浊度吸光度之和的第一均值与190nm~400nm范围内的标准浊度吸光度存在数学关系，即
可通过测定401nm~800nm的标准浊度吸光度之和的第一均值带入相应的数学关系中，即可
计算出190nm~400nm的预测浊度吸光度
，
，其中，
代表某一吸
收波段。
在本发明的一些实施例中，去除有机物干扰处理包括以下步骤：
根据氯离子特征波长区间与有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度；
对氯离子特征波长区间内的多个去干扰吸光度一一对应与氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度求差，得到多个吸光度终值。
在一些实施例中，有机物特征波长区间为190nm~400nm，对应的标准有机物吸光度矩阵S为：
以
为例，其中F代表有机物，190代表吸收波段，1代表第一种浓度，
表
示第一种浓度的有机物标准溶液在190nm处的标准有机物吸光度。
进一步地，有机物独有而氯离子无吸收波段为201nm~400nm，谱带宽度为1nm，提取
201nm~400nm的标准有机物吸光度，取该波段标准有机物吸光度之和的第二均值，第二均值
矩阵
为：
以
为例，
为第一种浓度的有机物标准溶液在201nm~400nm的标准有机
物吸光度之和的第二均值：
其中，
、
皆为最小二乘法计算出的系数，表示在某一浓度下，201nm~400nm的标
准有机物吸光度之和的第二均值与190nm~200nm范围内的标准有机物吸光度存在数学关
系，即可通过测定201nm~400nm的标准有机物吸光度之和的第二均值带入相应的数学关系
中，即可计算出190nm~200nm的预测有机物吸光度
，
，其中，
代表
某一吸收波段。
进一步地，根据朗伯比尔定律可知，吸光度具有加和性，则波长
处的吸光度检测
值为：
其中，
为本发明实施例的氯离子检测装置测得的波长
处的吸光度检测值，
为波长
处的预测浊度吸光度，
为波长
处的吸光度终值，
为波长
处的预测有机物
吸光度，则去除有机物干扰处理完成后的无干扰影响的吸光度终值为：
在本发明的一些实施例中，根据氯离子特征波长区间与有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的有机物标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准有机物吸光度；
确定每个浓度下氯离子特征波长区间与有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度的第二均值；
根据第二均值和氯离子特征波长区间内的多个标准有机物吸光度的第二约束关系确定氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度。
首先需要构建光谱图数据库，即采集m个浓度的有机物标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准有机物吸光度，该步骤为提前进行的准备工作，不能看作是对本发明的限定。在一些实施例中，有机物特征波长区间为190nm~400nm，对应的标准有机物吸光度矩阵S为：
以
为例，其中F代表有机物，190代表吸收波段，1代表第一种浓度，
表
示第一种浓度的有机物标准溶液在190nm处的标准有机物吸光度。
进一步地，有机物独有而氯离子无吸收波段为201nm~400nm，谱带宽度为1nm，提取
201nm~400nm的标准有机物吸光度，取该波段标准有机物吸光度之和的第二均值，第二均值
矩阵
为：
以
为例，
为第一种浓度的有机物标准溶液在201nm~400nm的标准有机
物吸光度之和的第二均值：
其中，
、
皆为最小二乘法计算出的系数，表示在某一浓度下，201nm~400nm的标
准有机物吸光度之和的第二均值与190nm~200nm范围内的标准有机物吸光度存在数学关
系，即可通过测定201nm~400nm的标准有机物吸光度之和的第二均值带入相应的数学关系
中，即可计算出190nm~200nm的预测有机物吸光度
，
，其中，
代表
某一吸收波段。
在本发明的一些实施例中，吸光度与氯离子浓度的对应关系，由以下步骤得到：
获取m个浓度的氯离子标准溶液在每个浓度下检测波长区间内的多个标准氯离子吸光度；
基于偏最小二乘法，根据m个氯离子浓度值和每个浓度下检测波长区间内的多个标准氯离子吸光度确定吸光度与氯离子浓度的对应关系。
偏最小二乘法结合了主成分分析和多元线性回归的特性，能够将预测变量减少为较小的一组不相关的分量（隐性因子），特别是在自变量集合或在因变量集合中，存在严重的多重相关性时或者变量的数目大于观测量的数目时，偏最小二乘法的计算结果更准确。且偏最小二乘法对数据的分布没有要求，计算结果更为可靠和稳定，能够很好地运用到吸光度与氯离子浓度的对应关系的确定中。
需要说明的是，还可以采用其他算法进行吸光度与氯离子浓度的对应关系的确定，不能看作是对本发明的限定。
在本发明的一些实施例中，参考图2和图3，待测定光谱数据还包括光程值；在获取待测定光谱数据后，还包括以下步骤：若存在超过对应的预设阈值范围的吸光度检测值，调整光程值的大小，直至吸光度检测值在对应的预设阈值范围内。光程值越小，吸光度越小，反之，光程值越大，吸光度越大，根据朗伯比尔定律可知，吸光度越大则意味着信噪比越高，结果的准确度越高，但吸光度过高会导致光谱图失真，会导致某一段波长区间内的吸光度为错误值。若存在超过对应的预设阈值范围的吸光度检测值，调整光程值的大小，直至吸光度检测值在对应的预设阈值范围内，再进行后续操作，检测结果会更准确。
需要说明的是，光程值不同，吸光度与氯离子浓度的对应关系中的系数也会不同，吸光度与氯离子浓度的对应关系会随着光程值的变换进行变换，通过调整光程值的方式可以进一步提高吸光度与氯离子浓度的对应关系的准确度。
下面将结合图2和图3对本发明实施例的氯离子检测装置进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，并非全部实施例。
根据本发明的第一方面实施例的氯离子检测装置，包括光源100、光谱采集模块200、光谱分析模块300和控制模块400。光谱采集模块200，用于采集待测定光谱数据；光谱分析模块300，用于分析待测定光谱数据；控制模块400，与光谱采集模块200和光谱分析模块300电性连接，控制模块400用于执行如上述第一方面实施例的氯离子检测方法。
待检测样品为混凝土用砂、水及外加剂，待检测溶液由混凝土用砂、水及外加剂混合制成，待检测溶液具体的制作过程为本领域技术人员可知的现有技术，在此不作赘述。待检测溶液中的悬浮物产生浊度干扰和有机物干扰，本发明采用紫外可见分光光度法测定待检测溶液的待检测氯离子浓度，不需要进行溶液过滤以去除悬浮物干扰，只需要将本发明实施例的氯离子检测装置伸入待检测溶液中即可得到待检测氯离子浓度，操作简单，检测效率高，且不存在环境污染的问题。需要说明的是，光源100可以发射紫外可见光，但其具体型号不作限定。另外，光源100、光谱采集模块200、光谱分析模块300外皆设有透明防水外壳，可以直接伸入待检测溶液中，保护本发明实施例的氯离子检测装置不受待检测溶液损坏。
将本发明实施例的氯离子检测装置伸入待检测溶液中，通过光谱采集模块200采集待测定光谱数据，待测定光谱数据还包括采样频率、采样时间、采样数目，需要说明的是，采样频率、采样时间、采样数目可以根据实际需要进行变换。在本发明的一些实施例中，以检测波长区间为190nm~800nm，谱带宽度为1nm，氯离子特征波长区间为190nm~200nm，有机物特征波长区间为190nm~400nm，浊度特征波长区间为190nm~800nm为例进行后续详细说明，但具体的区间设置不能看作是对本发明的限定。
有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间（401nm~800nm）为浊度独有而氯离子和有机物皆无吸收的波段，氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间（201nm~400nm）为有机物独有而氯离子无吸收的波段，检测波长区间等于浊度特征波长区间。根据有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间（401nm~800nm）内的多个标准浊度吸光度建立数学关系，可以得到有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个预测浊度吸光度。根据朗伯比尔定律可知，吸光度具有加和性，将有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个吸光度检测值与有机物特征波长区间（190nm~400nm）内的多个预测浊度吸光度一一对应求差，从而完成去除浊度干扰处理，得到多个去干扰吸光度。去除浊度干扰处理完成后，根据氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间（201nm~400nm）内的多个标准有机物吸光度建立数学关系，可以得到氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个预测有机物吸光度，将氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个吸光度检测值与氯离子特征波长区间（190nm~200nm）内的多个预测有机物吸光度一一对应求差，从而完成去除有机物干扰处理，得到无干扰影响的多个吸光度终值。
去除浊度干扰处理和去除有机物干扰处理完成后，根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值就可以确定待检测溶液的待检测氯离子浓度，时效性好，检测效率高，检测结果的准确度高。
在一些实施例中，控制模块400可以设置采样频率、采样时间、初始采样光程值，然后通过光谱采集模块200进行待测定光谱数据的分析处理，若存在超过对应的预设阈值范围的吸光度检测值，调整光程值的大小，直至吸光度检测值在对应的预设阈值范围内。光程值越小，吸光度越小，反之，光程值越大，吸光度越大，根据朗伯比尔定律可知，吸光度越大则意味着信噪比越高，结果的准确度越高，但吸光度过高会导致光谱图失真，会导致某一段波长区间内的吸光度为错误值。若存在超过对应的预设阈值范围的吸光度检测值，调整光程值的大小，直至吸光度检测值在对应的预设阈值范围内，再进行后续操作，检测结果会更准确。
需要说明的是，光程值不同，吸光度与氯离子浓度的对应关系中的系数也会不同，吸光度与氯离子浓度的对应关系会随着光程值的变换进行变换，通过调整光程值的方式可以进一步提高吸光度与氯离子浓度的对应关系的准确度。
在一些实施例中，氯离子检测装置还包括数值显示模块，用于显示测得的待检测氯离子浓度，使得检测结果更直观。
根据本发明实施例的氯离子检测装置，通过光谱采集模块200对由待检测样品制成的待检测溶液在预设的检测波长区间内进行采样，通过光谱分析模块300对采样结果进行光谱分析，可以得到检测波长区间内的多个吸光度检测值。通过控制模块400可以实现通过有机物特征波长区间和浊度特征波长区间的正交区间内的多个标准浊度吸光度，对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除浊度干扰处理，通过氯离子特征波长区间和有机物特征波长区间的正交区间内的多个标准有机物吸光度，对氯离子特征波长区间内的多个吸光度检测值进行去除有机物干扰处理，从而得到无干扰影响的多个吸光度终值，根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个吸光度终值则可以确定待检测溶液的待检测氯离子浓度，无需进行溶液过滤以去除悬浮物干扰。采用紫外可见分光光度法分析的方式来确定氯离子浓度，不存在环境污染的问题。本发明实施例的氯离子检测装置体积小，可以直接伸入待检测溶液中进行检测，操作简单，检测效率高。本发明实施例的氯离子检测装置解决了现有氯离子测定方法的时效性差，检测效率低，检测结果的准确度低，容易造成环境污染的问题。
在本发明的一些实施例中，参考图2和图3，还包括与控制模块400电性连接的光程调整装置500，光程调整装置500用于调整光源100与光谱采集模块200之间的距离。光程调整装置500包括电机和底板，底板的一端与光源100连接，电机与底板的另一端连接，电机用于在接收到由控制模块400发送的调整控制信号后进行转动，从而带动底板进行伸缩，实现调整光源100与光谱采集模块200之间的距离，使得光谱采集模块200采集到的光程值可调，使得多个吸光度检测值皆在对应的预设阈值范围内，提高检测结果的准确性。
需要说明的是，光程调整装置500的具体结构可以进行变换，不限定为电机和底板的配合方式，只要能实现调整光源100与光谱采集模块200之间的距离即可。
另外，本发明的一个实施例还提供了一种控制装置，该控制装置包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序。处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。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。
实现上述实施例的氯离子检测方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被处理器执行时，执行上述实施例中的氯离子检测方法。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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。
此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该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一个处理器或控制器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的氯离子检测方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质（或非暂时性介质）和通信介质（或暂时性介质）。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息（诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据）的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘（DVD）或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (5)
1.一种氯离子检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测定光谱数据，所述待测定光谱数据通过将氯离子检测装置伸入由待检测样品制成的待检测溶液中，通过氯离子检测装置的光谱采集模块采集待测定光谱数据，对由待检测溶液在预设的检测波长区间内进行光谱分析得到，所述待测定光谱数据包括所述检测波长区间内的多个吸光度检测值；
所述待测定光谱数据还包括光程值，在获取所述检测波长区间内的多个吸光度检测值后，还包括以下步骤：若存在超过对应的预设阈值范围的所述吸光度检测值，调整所述光程值的大小，直至所述吸光度检测值在对应的所述预设阈值范围内；
根据预设的氯离子特征波长区间、有机物特征波长区间和浊度特征波长区间对所述氯离子特征波长区间内的多个所述吸光度检测值依次进行去除浊度干扰处理，去除有机物干扰处理，得到无干扰影响的多个吸光度终值，多个所述吸光度终值与多个所述吸光度检测值一一对应；所述检测波长区间等于所述浊度特征波长区间，所述浊度特征波长区间包含所述有机物特征波长区间，所述有机物特征波长区间包含所述氯离子特征波长区间；
根据吸光度与氯离子浓度的对应关系、以及多个所述吸光度终值确定所述待检测溶液的待检测氯离子浓度；
所述去除浊度干扰处理包括以下步骤：
根据所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定所述有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度，所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间为浊度有吸收而氯离子和有机物皆无吸收的波段；
对所述有机物特征波长区间内的多个所述吸光度检测值一一对应与所述有机物特征波长区间内的多个所述预测浊度吸光度求差，得到多个去浊度干扰吸光度；
所述根据所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个标准浊度吸光度确定所述有机物特征波长区间内的多个预测浊度吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的浊度标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准浊度吸光度；
确定每个浓度下所述有机物特征波长区间与所述浊度特征波长区间构成的正交区间内的多个所述标准浊度吸光度之和的第一均值；
根据所述第一均值和所述有机物特征波长区间内的多个所述标准浊度吸光度的第一约束关系确定所述有机物特征波长区间内的多个所述预测浊度吸光度；
所述去除有机物干扰处理包括以下步骤：
根据所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定所述氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度，所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间为有机物有吸收而氯离子无吸收的波段；
对所述氯离子特征波长区间内的多个所述去浊度干扰吸光度一一对应与所述氯离子特征波长区间内的多个所述预测有机物吸光度求差，得到多个所述吸光度终值；
所述根据所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个标准有机物吸光度确定所述氯离子特征波长区间内的多个预测有机物吸光度，包括以下步骤：
获取m个浓度的有机物标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准有机物吸光度；
确定每个浓度下所述氯离子特征波长区间与所述有机物特征波长区间构成的正交区间内的多个所述标准有机物吸光度之和的第二均值；
根据所述第二均值和所述氯离子特征波长区间内的多个所述标准有机物吸光度的第二约束关系确定所述氯离子特征波长区间内的多个所述预测有机物吸光度。
2.根据权利要求1所述的氯离子检测方法，其特征在于，所述吸光度与氯离子浓度的对应关系，由以下步骤得到：
获取m个浓度的氯离子标准溶液在每个浓度下所述检测波长区间内的多个标准氯离子吸光度；
基于偏最小二乘法，根据m个氯离子浓度值和每个浓度下所述检测波长区间内的多个所述标准氯离子吸光度确定所述吸光度与氯离子浓度的对应关系。
3.一种氯离子检测装置，其特征在于，包括：
光源；
光谱采集模块，用于采集待测定光谱数据；
光谱分析模块，用于分析所述待测定光谱数据；
控制模块，与所述光谱采集模块和所述光谱分析模块电性连接，所述控制模块用于执行如权利要求1或2所述的氯离子检测方法。
4.根据权利要求3所述的氯离子检测装置，其特征在于，还包括与所述控制模块电性连接的光程调整装置，所述光程调整装置用于调整所述光源与所述光谱采集模块之间的距离。
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1或2所述的氯离子检测方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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