[发明专利]多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱复杂溶液浓度分析化学计量领域，尤其涉及一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法。

背景技术

现有技术中，较为成熟的技术是通过化学检验的方式检测包装袋中复杂溶液成分的含量，具有准确性高的突出优点，但化学检验的方式需要打开包装袋取出样品进行化验，无法满足快速、非接触、无污染的需求。

光谱检测由于其非接触、无污染的特性也有可能实现对包装袋内复杂溶液成分含量的检测。由于复杂溶液成分的复杂性，因此具有强散射性，其透射光谱是非线性的，以及传统透射光谱无法完全消除光谱背景噪声的影响，针对以上问题，本方法提出了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法。

发明内容

本发明提供了一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，本发明极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度，详见下文描述：

一种多位置调制光源测量袋装复杂溶液成分含量的方法，所述方法包括以下步骤：

光源的出光光口与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋调制装置调制光源使其发出方波光信号，，光源对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；

位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱；

将多个位置处采集到的透射光谱变换到频域，构造频域内的透射光谱并归一化处理，与已有化学分析的结果对比，建立数学模型；

采集未知包装袋内复杂溶液在多个位置处的透射光谱，构造频域内的透射光谱后归一化带入数学模型，得到复杂溶液所测目标成分的含量；

所述方法通过控制位移平台改变位置，在不同位置处采集同一光源下的袋装复杂溶液透射光谱；解决袋装复杂溶液成分的无损检测；

多个位置采集到的透射光谱增加复杂溶液中所有成分的信息量，抑制复杂溶液散射带来的影响，消除光谱背景噪声，提高复杂溶液所测目标成分浓度的分析精度。

所述构造频域内的透射光谱的步骤具体为：

调制装置将光源调制成方波光信号，由光谱接收装置采集透射光谱，将每个波长的时间序列变换到频域，以各个波长的基波分量构造频域内的透射光谱。

其中，位移平台控制光源移动至不同位置，由光谱接收装置采集透射光谱步骤具体为：

光源在位置a处对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；

位移平台控制光源移动至位置b，由光谱接收装置采集透射光谱；

位移平台控制光源一直移动至位置n，由光谱接收装置采集透射光谱；

或，

光源对包装袋内的复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置在位置a处采集透射光谱；

位移平台控制光谱接收装置移动至位置b，采集位置b处的透射光谱；

位移平台控制光谱接收装置移动至位置n，采集位置n处的透射光谱。

其中，所述方法还包括：在光源处设置一光纤，作为入射光纤，且保证入射光纤与光谱接收装置的入射狭缝紧贴包装袋；

或，

在光谱接收装置处设置一光纤，作为出射光纤，且保证出射光纤与光源出光光口紧贴包装袋；

或，

在光源与光谱接收装置处分别设置入射光纤与出射光纤，且保证入射光纤与出射光纤紧贴包装袋。

其中，所述方法还包括：a位置为入射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制入射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。

其中，所述方法还包括：a位置为出射光纤的第一位置，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤移动到位置b处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱；控制出射光纤一直移动到位置n处，光谱接收装置采集该位置下的透射光谱。

其中，所述光源为超连续宽谱激光，该超连续宽谱激光覆盖可见光波段、或近红外光波段、或两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导。

其中，所述位移平台为步进电机；所述光谱接收装置为光谱仪；所述调制装置为斩波器。

其中，所述光源为氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源，该氙灯宽谱光源或溴钨灯宽谱光源覆盖可见光波段、或近红外光波段或、两者的组合，可直接发出透射光或经入射光纤传导；所述位移平台为磁铁吸合装置。

其中，所述数学模型利用主成分分析、人工神经网络、偏最小二乘回归、支持向量机、信号分析或统计方法建立。

本发明提供的技术方案的有益效果是：