[发明专利]金属离子浓度的优化谱线数据分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析方法，具体的涉及一种数据采集、数据处理的极谱数据分析处理方法。

背景技术

极谱对样品中离子浓度的计算，是通过计算电势峰高或者面积并且与相同条件下的标准溶液相比较得出，默认浓度为0时电势为0。所以在极谱对样品进行测量前，先对标准溶液进行标定，找到当前样品浓度和电流峰高或面积之间对应关系。

极谱仪器在扫描得到谱线数据后，峰的基线不为简单的直线；且峰型不规则，峰型与扫描前的富集时间、扫描过程中扫描速率（电压改变速率）、扫描电压范围、扫描电压步长和样品本身浓度有关；所述富集时间的定义如下：以玻碳或者金盘作为工作电极，将还原电势施加于工作电极并不停搅拌溶液，当电极电势超过某种金属离子的析出电势，溶液中被分析的金属离子还原为金属电镀于工作电极表面，电势施加时间越长，还原出来电镀于电极表面的金属越多，电势施加的时间就为富集时间。直接对谱线进行峰面积计算时本底扣除困难且误差较大，导致金属离子浓度计算误差较大，因此需要提出一种新的方法以解决速度较慢难以精确的计算出样品金属浓度的现状。

发明内容

有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个。本发明提供了一种金属离子浓度的优化谱线数据分析方法，包括以下步骤：

Step1.数据采集

设置极谱仪的扫描条件，包括富集时间、扫描速率、扫描电压范围、扫描电压步长，通过所述极谱仪扫描待测样品得到初始数据和初始谱线；

Step2.数据处理

所述数据处理步骤包括，

step2.1去噪处理：

对所述初始数据和所述初始谱线进行去噪处理，得到去燥数据和去燥谱线；

step2.2校正处理

对去燥处理后的所述去燥数据和所述去燥谱线进行校正处理，得到校正数据和校正谱线；

step2.3得到校正基线

根据step2.2中的计算成果，计算校正基线；

step2.4得出校正峰值

在所述校正基线下寻找并计算校正峰值；

step2.5得到校正峰面积

在所述校正基线下计算校正峰面积；

Step3.计算待测样品金属离子浓度。

根据本发明背景技术中对现有技术所述，现有方法使用极谱仪器在扫描得到谱线数据后，峰的基线不为简单的直线，且峰型不规则，同时，直接对谱线进行峰面积计算时本底扣除困难且误差较大，导致金属离子浓度计算误差较大；本发明通过对使用去噪处理、校正处理，获取校正基线、校正峰值、校正峰面积，可以使得基线、峰型更加规则易于计算，同时也可以使得计算结果更加准确。

另外，根据本发明公开的金属离子浓度的优化谱线数据分析方法还具有如下附加技术特征：

进一步地，所述富集时间范围为5-50s；所述扫描速率范围为200-600mV/s；所述扫描电压范围为-4000mV～+4000mV；所述扫描电压步长范围为1-20mV。

进一步地，所述Step2.1去噪处理对所述谱线采用15点加权平均的方法进行除噪，所述15点加权平均的公式为：

公式1

式1中f(x)表示采集数据P(n)中的第n坐标点的纵坐标值，当i值大于等于7且小于等于n-7时，依次取P(n)数列中{P(n-7)+P(n-6)+...+P(n)+P(n+1)+P(n+2)+...+P(n+7)}/15；

进一步地，所述step2.2校正处理对所述优化极谱数据分析方法所指定的峰窗口范围的所述初始数据和所述初始谱线进行校正，所述峰窗口范围是确定进行基线处理的谱线的横坐标范围，还包括:

step2.2.1.添加凸函数

对所述初始谱线数据添加凸函数，公式为

f(x)=(y_max-y_min)÷a×(x-x₀)²÷(x_e-x₀)²     公式2

其中，a为大于0的经验值；公式2中，f(x)表示凸函数；y_max表示被处理谱线数据纵坐标最大值；y_min表示被处理谱线数据纵坐标最小值；x表示被处理谱线数据的横坐标值；x₀表示被处理谱线数据的中间点横坐标值；x_e表示被处理谱线数据的最后一个点横坐标值；

step2.2.2.寻找下凸包