[发明专利]一种多物质参数的检测装置及方法

说明书

本发明是关于一种多物质参数的检测装置及方法。该装置包括：数据处理模块和电源模块；数据处理模块包括光谱检测模组、信号处理系统和微控制器；其中，光谱检测模组包括紫外‑可见光光谱模块、近红外光谱模块、中红外光谱模块和X射线荧光光谱模块中的至少一种。本发明提供的方案，通过光谱检测模组采集物质的光谱信息，获取物质的光谱信号，并通过对信号的转换、放大和处理，传输至微控制器。基于搭载在微控制器上的光谱分析模型，实现对物质多参数的快速检测。

技术领域

本发明涉及光谱测定技术领域，尤其涉及一种具有多物质参数检测功能的光谱检测装置和分析方法。具体而言，通过搭载不同的光谱检测模组，应用算法实现多物质参数的定量检测和定性分析。

背景技术

物质检测是应用物理或化学的手段对物质进行成分的鉴定和含量的分析，与人们的生产方式和生活环境息息相关。通过对物质的检测可以了解我们生活的环境状态，把控食品安全，评估农田质量，管理工业生产等。采用合适、创新的技术手段进行物质检测不仅有助于改善我们的生存环境和生活质量，同时有助于提高生产效率、改进生产方式。

传统水质分析、食品安全检测、土壤养分含量检测和土壤重金属污染评估大多在实验室进行，在检测过程中通常涉及多种化学试剂或是昂贵的分析仪器的使用，并且需要专业人员进行操作。这种检测方式通常需要进行预处理，检测周期长、成本高、效率低，操作复杂，存在二次污染，无法做到实时、原位、无损地检测。此外，现阶段大多数检测方法或仪器只能实现对单一物质或单一参数进行测量，无法满足同时对多物质参数进行测量，这就限制了检测方法的适用范围，降低了资源的利用率，无法实现更高效地指导生产，改善生活环境。

发明内容

本发明目的在于提供了一种多物质参数测量的光谱检测装置和方法，以解决快速、低成本、无损、无污染、实时原位的方式同时实现多物质参数测量的技术问题。为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种多物质参数的检测装置，包括：数据处理模块和电源模块；

所述数据处理模块包括光谱检测模组、信号处理系统和微控制器；其中，所述光谱检测模组包括紫外-可见光光谱模块、近红外光谱模块、中红外光谱模块和X射线荧光光谱模块中的至少一种；所述微控制器与所述电源模块连接，还通过所述信号处理系统与所述光谱检测模组连接。

进一步，该装置还包括无线传输模块，用于将所述微控制器的检测结果传输至相应的无线终端设备。

进一步，该装置还包括与所述微控制器连接的定位模块。

进一步，该装置还包括与所述微控制器连接的指示灯。

进一步，该装置还包括与所述微控制器连接的按键。

进一步，所述电源模块具体包括：电源管理模块、可充电电池和充电端口，所述电源管理模块与所述微控制器连接，所述充电端口通过所述可充电电池与所述电源管理模块连接。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于上述装置的多物质参数的检测方法，包括：

光谱检测模组采集物质的光谱信息，获取物质的光谱信号；

信号处理系统对所述光谱信号进行转换、放大和处理，并将处理后的光谱信号传输至所述微控制器；

微控制器基于搭载的光谱分析模型，实现对物质多参数的快速检测。

进一步，所述光谱分析模型的建立方法包括：

预先研究光谱信息和物质含量之间的关系，应用算法提取所测物质的特征波长，并基于提取的特征变量和所分析物质的真实含量，建立与不同光谱模组相对应的预测模型。

进一步，采用紫外-可见光光谱模块实现水质检测时，建立光谱分析模型的方法，具体包括：