[发明专利]手套箱式在线光谱分析中基线漂移的光路校正方法及装置

说明书

本发明提供一种手套箱式在线光谱分析中基线漂移的光路校正方法及装置，方法包括：在封闭的在线光谱参比光路的基础上并联设置于手套箱内的测量光路，通过工作站实现测量光路与参比光路的任意切换，参比光路用于测量空白，测量光路用于在线测量样品，在样品测量的同时实现基线漂移的在线校正。本发明提供的在线光谱分析中基线漂移的光路校正方法及装置在样品测量的同时，实现基线漂移的在线校正，解决校正的时效性问题，同时样品光路无需倒空清洗，保证了在线监控的连续性。为便于仪器维护，保证仪器性能，要求设计的校正光路结构简单，易维护，转动部件少。

技术领域

本发明属于光谱在线定量分析技术领域，具体涉及手套箱式在线光谱分析中基线漂移的光路校正方法及装置。

背景技术

在线光谱分析技术有许多优点：分析速度快，即时获取数据，可对多路多组分连续同时测量等，因而越来越广泛的被应用于工业生产的过程监测。它所提供的及时、准确的分析数据为稳定生产、降低劳力成本起到了不可替代的作用。但该技术也存在一些需要解决的问题。例如，分析装置连续工作几个小时后，仪器状态会发生变化，一方面光源强度会随温度、电压等的变化而变化，导致光信号强度产生漂移，另一方面暗电流会随着探测器温度升高而增大，探测器的灵敏度发生变化；其次，光源和探测器自身的老化,环境等其他参量的变化，使得光谱数据基线产生漂移，这种漂移可能是线性或者非线性的，最终影响分析的精密度及准确度，因此，对光谱数据的基线漂移进行校正是必须解决的问题。

为能够获得最接近真实的原始光谱数据，在基线漂移校正时，需要重新保存空白，用以扣除背景。而测量空白要求光路内无残留样品，这就需要倒空并清洗用作光路的管路。倒空清洗过程需要一定时间，期间无法进行样品测量。但是，光谱仪器连续测量时，为保证测量结果准确可靠，一天内需要多次校正基线漂移，从而需要多次倒空清洗光路，不但费时、繁琐，而且不能保证生产过程监控的连续性，也就无法保证产品质量的稳定性，从而限制了在线光谱仪的应用范围。因此，建立一个可用于在线光谱分析的基线漂移校正方法具有十分重要的意义。

目前，最常用的基线漂移校正方法有化学计量学法和模型维护法两种。化学计量学法先对原始光谱数据进行预处理，校正基线后，再通过建立数学模型等方法测定样品含量，建模的数学方法有多种，如微分法、小波变换法、多项式拟合法、稳健局部回归估计法、分段比光谱基线修正法、分段式线性拟合校正等。模型维护法就是不断向已有模型中添加包含新信息的样品，以期扩大原有模型的适用范围，但是随着仪器状态的变化，基线的漂移，该方法易导致模型准确度下降。

这些校正方法都是在获取数据后进行的修正，并未从源头上解决基线漂移的影响，且原理复杂，数据处理过程繁琐，对人员技术要求高，同时需要离线操作，时间滞后，不能满足光谱在线分析实时校正的要求。

另一方面，在核燃料后处理工艺过程中，分析的样品大多具有放射性，需要在手套箱中进行操作。手套箱是密闭的操作箱体,工作人员通过使用橡胶手套完成各种操作，内部空间十分有限。无法在其内部安装过多的操作部件。同时，手套箱内又是强酸、强放射性、负压的环境，会影响测量设备使用寿命及性能指标，必须将易损部件置于手套箱外。

因此，有必要设计一种实时、无需倒空和清洗、操作简便的基线漂移光路校正方法及装置，能适用于手套箱这一特殊的工作环境，提升在线光谱分析的应用能力。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是手套箱式在线光谱分析中基线漂移的光路校正方法及装置，在样品测量的同时，实现基线漂移的在线校正，解决校正的时效性问题，同时样品光路无需倒空清洗，保证了在线监控的连续性。且能适用于放射性的测量环境，为便于仪器维护，保证仪器性能，要求设计的校正光路结构简单，易维护，转动部件少。