[发明专利]一种基于红外激光光谱的真空度检测方法与系统

说明书

技术领域

本发明属于一种激光在线检测方法与系统，具体是一种针对食品、医药等工业中产品真空密封包装的真空度检测及检漏应用的红外半导体激光光谱测量方法与系统。

背景技术

真空密封包装是防止产品长期存放变质的常用手段，在食品、药品等工业中对出厂产品真空密封包装进行无损真空检漏是国家对相关产品的强制性要求和必要工序，针对真空密封包装的快速、无损真空度测量和检漏在工业领域有着重要意义和广泛应用需求。传统的真空度测量仪表需要气路连通，会对密封包装造成破坏，检测速度慢，无法应用于产品真空密封包装的真空度在线测量与检漏。色水法是目前针对真空密封包装的无损真空度检测与检漏上较普遍应用的方法，但该方法最终是通过操作人员根据容器中药液量的变化或颜色的变化来判断容器是否泄漏，易产生误判，并有二次污染产品存在的风险。真空衰减法是常用的另一种检漏方法，检漏原理是容器泄漏会导致真空检测腔体内的真空度下降。首先将检测容器放到检测腔体内，对检测腔体抽真空，真空度第一次读数，预设时间(稳定)后，真空度第二次读数，两次读数的差值与预先设定的阈值进行比较，即可判定产品是否合格。该方法检漏可靠性高，但检测速度相对较慢。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种针对食品、医药等工业中产品真空密封包装的真空度在线检测及检漏应用的红外激光光谱真空度检测方法与系统，实现密封容器内真空度的快速无损检测，满足工业产品真空密封包装的真空度在线无损检测及检漏应用需求。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明基于红外激光光谱的真空度检测方法的特点是其特征是按如下步骤进行：

步骤a、采用近红外半导体激光器作为检测光源，通过叠加在激光器驱动电流上的锯齿波信号实现输出波长在设定波长范围内周期性连续扫描，所述激光器的发射光束经光纤分束器后分为检测光和参考光，所述检测光通过待测真空密封容器构成检测光路，实现对待测真空密封容器内水汽在近红外光谱区一条孤立的水汽目标吸收谱线的检测，得到水汽检测光谱信号D₀(n)；所述参考光输入至光纤干涉仪作为获取同步干涉信号R₀(n)的参考光路，所述真空密封容器对近红外光具有透光性；所述水汽在近红外光谱区一条孤立的目标吸收谱线是指不受水汽其它谱线以及真空密封容器内其它气体谱线干扰的水汽吸收谱线；

步骤b、检测光谱信号时域向频域转换与波长标定

检测光谱信号D₀(n)为时域信号，参考光路同步干涉信号R₀(n)为等频率间距条纹信号，δv₀为等频率间距条纹信号的条纹频率间距，确定等频率间距条纹信号的第i个条纹峰值的时域采样点位置为n_0i，以第一个干涉条纹峰值位置作为参考频率点n₀₁，则各条纹峰值相对参考频率点n₀₁的频率偏移量为(i-1)δv₀，得到一组条纹峰值时域采样点位置与对应频率偏移量的数据点为(n_0i，(i-1)δv₀)，通过拟合得到关于信号时域采样点n频域的频率偏移量函数Δv(n)如式(1)，其中a、b、c和d均为拟合参数；

Δv(n)＝a+bn+cn²+dn³        (1)

以v₀表示水汽目标吸收谱线的中心频率，确定中心频率v₀在检测光谱信号时域采样点为n₀，则中心频率v₀时域采样点n₀位置相对参考频率点的频率偏移量Δv(n₀)为：Δv(n0)=a+bn0+cn02+dn03;]]>