[发明专利]使用相对积分参数的拉曼信号位置校正

说明书

本申请涉及使用相对积分参数的拉曼信号位置校正。一种相较于诸如梯形法则等技术的用于对曲线峰进行积分的改进方法，其中积分参数位于固定x轴位置处。替代地，积分参数是相对于峰中心指定的，这允许所述峰由于硬件变化、温度波动、压力变化等而随时间推移移位，同时将积分参数维持在用于该峰的最佳位置。为此，本公开在光谱法中找到特殊的实用性，其中例如在拉曼光谱法的情况下，特定的波数移位位置可能会随时间漂移，从而导致基于绝对积分参数的不准确结果。

技术领域

本公开总体上涉及一种曲线积分，并且具体地涉及一种使用相对积分参数而不是绝对积分参数的积分方法。

背景技术

信号处理中的常见操作是信号积分。这种操作可以由曲线图来描绘，其中x轴表示影响可以称为y轴响应的信号强度的时间或参数，如图1中所示。为了恢复整个信号，沿x轴的区段对y轴信号强度求和。这种类型的积分通常称为“梯形法则”。

用于积分的另一种方法是通过使用曲线拟合。在该方法中，如图2中所示，检查了沿x轴的强度的区段，并且使用了数学公式来迭代地形成匹配信号202的形状的组合曲线。然后，通过对迭代数学函数204、206的面积求和来确定曲线面积208。

当隔离了期望的信号时，梯形法则方法对于数字化信号来说更容易实现，因为没有对描述峰的基础数学函数进行假设。在这种情况下，基线点被定义为诸如在信号边界之外，并且在等于或位于基线区域内部的点处执行信号求和，如图3中所示。在图3中，外部线302、304分别表示基线起始点和终止点，而内部线306、308分别表示积分起始点和终止点。净信号310是在已经减去基线区域309之后的淡阴影区域。

然而，在某些信号处理应用中，与测量的量相关联的峰位置可能会略有移位。这种移位可能是由于环境温度随时间变化而致使的，这种变化会改变部件在光谱仪内的物理位置。特定于拉曼光谱法，激发激光波长(即，波数)可能会随时间漂移。除了这些仪器效应之外，拉曼光谱法的分子性质还可能由于混合物中的组分变化和/或样本的温度变化而致使峰移位。在常见信号积分中，基线和积分极限保持恒定，但是峰可能相对于积分极限移位到积分极限不再是最佳的程度，从而在确定受测试样本的成分的浓度时导致误差。因此，需要不依赖于绝对参数的曲线积分技术。

发明内容

本公开宽泛地涉及用于使用光谱法确定成分浓度的梯形法则积分的可替选方案。在本公开的一个方面中，一种改进拉曼光谱仪的精确度的方法包括：提供拉曼光谱仪，所述拉曼光谱仪包括：光栅，所述光栅操作以将从样本接收的拉曼信号分离成拉曼光谱，所述拉曼光谱包括表示样本中存在的分子成分的至少一个峰；光学检测器，所述光学检测器具有被配置成接收拉曼光谱的多个检测器元件；以及处理器，所述处理器操作以从光学检测器接收表示拉曼光谱的以曲线形式的电信号，所述曲线包括具有x坐标和y坐标的至少一个峰，其中，所述处理器被配置成对至少一个峰进行积分。所述方法还包括使用光谱仪来执行以下操作：接收表示所述分子成分的标准拉曼光谱的数据，所述数据包括标称峰最大y值和与标称峰最大y值相关联的x坐标；指定相对于x轴的窗口，所述窗口包括标称峰最大y值的x坐标；将x轴上的基线起始点定义为峰的x坐标减去第一预定偏移量；将x轴上的基线终止点定义为峰的x坐标加上第一预定偏移量；将x轴上的积分起始点定义为峰的x坐标减去第二预定偏移量；将x轴上的积分终止点定义为峰的x坐标加上第二预定偏移量；从光谱仪接收表示样本拉曼光谱的数据，其中，所述样本光谱包括与样本中存在的分子成分相关联的至少一个样本峰，并且其中与标准光谱相比，所述样本峰相对于检测器元件可具有x轴的相对移位；确定样本光谱的至少一个样本峰的实际最大y值和与所述实际最大y值相关联的x坐标；通过减去和加上如所定义的第一预定偏移量和第二预定偏移量，计算用于样本光谱的基线起始点、基线终止点、积分起始点和积分终止点，以用于对样本峰积分；计算在积分起始点与积分终止点之间的多个点中的每个点处的包括样本峰的曲线的y值和基线的y值；从在积分起始点与积分终止点之间的多个点中的每个点处计算的曲线的y值中减去基线y值；以及将基线减法的结果相加，以计算出表示样本中存在的分子成分的净峰面积。