[发明专利]一种基于太赫兹时域光谱的中药样品真伪初筛方法

说明书

所属技术领域

本发明属于光谱技术领域，涉及一种中药样品的真伪鉴别方法。

背景技术

中药种类繁多，品质参差不齐，真假不一，如何准确。快捷有效地鉴别中草药已经成为新的研究方向。中国传统中药属于有机物的范畴，可以采用太赫兹波进行探测。

太赫兹波是一种波长介于红外与微波之间的电磁波，具有电磁学和光电子学两方面的特性，在自然界中广泛存在。太赫兹时域光谱技术是一种电磁辐射位相相干技术，利用飞秒脉冲激光泵浦产生和探测太赫兹电磁场辐射，能同时获得太赫兹脉冲的振幅和相位信息。因此，太赫兹时域光谱技术具有很高的时间分辨率和频域分辨率，光谱系统能达到很高的探测信噪比和较宽的探测带宽，可广泛应用于多种有机物样品特征谱的检测。专利CN201110066838.7提供了一种中草药检测鉴别的系统和方法，该专利利用飞秒激光激发砷化镓辐射出的太赫兹，探测带有中草药信息的太赫兹信号，通过傅里叶变换后计算得到相应的太赫兹吸收谱，然后利用支持向量机的方法进行鉴别和删选中草药。该专利内容主要涉及中草药检测鉴别的系统，对鉴别方法仅仅只是从原理上进行说明，并未具体说明如何利用支持向量机进行鉴别和删选，并没有真正实现快速、有效、便捷的对中草药进行真伪度鉴别。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，提供一种能够实现快速、便捷、有效地对中药样品初步进行真伪度鉴别的方法。本发明的技术方案如下：

一种基于太赫兹时域光谱的中药样品真伪初筛方法，包括如下步骤：

1）采集中药真品样品和参考空气的太赫兹时域光谱数据；

2）计算真品样品在太赫兹波段的吸收系数，作为标准，存入中药太赫兹谱图数据库中；

3）对某种待测的未知真伪的中药样品重复进行步骤1）和2）的测量和计算，得到其太赫兹吸收光谱；

4）利用系统聚类分析的数据处理方法，将这种待测的未知真伪的中药样品与中药太赫兹谱图数据库中已存在的真品吸收数据进行聚类计算，来初步判断这种待测的中药样品的真伪。

作为优选实施方式，其中的第4步包括：将每一个样品看成m维空间的一个点，在这m维空间中计算各样品之间的欧式距离，并将距离最近的两个样品并成一类，距离较远的点归于不同的类；选择并计算类与类之间的距离，并将距离最近的两类合并，如果类的个数大于1，则继续并类，直至所有样品归为一类为止；如果测得的未知的实验样品为真，那么它在太赫兹波段与已知的某种真品样品具有同样的吸收情况，将它会与已存在的某种样品的数据归为一类，以此来初步判断这种中药样品的真伪情况。

与现有技术与方法相比，本发明的数据处理方法可以对中药的太赫兹时域光谱信号一键式计算太赫兹吸收系数数据，新的中药真品的吸收光谱可以存入中药太赫兹谱图数据库中，未知真伪的中药样品可以通过计算来判断是否是已存在的样品的一种，最终可以实现定性的真伪鉴别。具有操作简单，使用方便，计算准确等特点，适用于对中药样品的太赫兹光谱的分析。

附图说明

图1为本发明的方法的主要步骤图示。

图2为太赫兹时域光谱。

图3为太赫兹频域光谱。

图4为太赫兹吸收光谱。

图5为系统聚类分析结果。

具体实施方式

如图1所示，本发明的实施步骤，包括中药的真品样品和未知真伪的中药样品的数据采集与导入，进行数据计算得到以上样品在太赫兹波段的吸收系数，将真品样品在太赫兹波段的吸收系数，存入中药太赫兹谱图数据库中。通过系统聚类分析的数据处理方法，达到对未知真伪的样品进行初步判断真伪的目的。

1）实时采集和导入中药的真品样品和参考空气的太赫兹时域光谱数据。

2）计算真品样品在太赫兹波段的吸收系数，作为标准，存入中药太赫兹谱图数据库中。

将从太赫兹时域光谱装置获得的样品的时域信号E₀(t)，通过公式（1），进行傅立叶变换得到频域的光谱E₀(ω)。自由空间中传播的THz波光谱为：