本發(fā)明涉及光譜復(fù)雜溶液濃度分析化學(xué)計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，較為成熟的技術(shù)是通過化學(xué)檢驗(yàn)來檢測包裝袋中復(fù)雜溶液成分的含量，具有準(zhǔn)確性高的突出優(yōu)點(diǎn)，但化學(xué)檢驗(yàn)的方式無法滿足快速、非接觸、以及無污染的需求，光譜測量由于其非接觸、無污染的特性也有可能實(shí)現(xiàn)袋裝復(fù)雜溶液成分的含量檢測。

在光譜檢測中，根據(jù)朗伯-比爾定律：分別測量各個(gè)波長的入射光強(qiáng)i0和出射光強(qiáng)i，通過公式(1)計(jì)算各個(gè)波長的吸光度a。∈為物質(zhì)在某一波長下吸光系數(shù)，c為物質(zhì)的濃度，b為光程長度。

實(shí)際上，由于種種原因未能測量入射光強(qiáng)i0，例如：入射光強(qiáng)i0太強(qiáng)而難以測量，但如果在入射光強(qiáng)i0基本穩(wěn)定不變的情況下，只測量出射光強(qiáng)i也可以得到不錯(cuò)的結(jié)果。然而光譜檢測受到光譜背景噪聲的影響、光源變化的影響以及測量容器的影響難以達(dá)到測量需要的精度。

光源的影響主要表現(xiàn)為光譜分布和光強(qiáng)的變化。導(dǎo)致光源變化的原因有很多，如光源電壓變化、燈絲老化，環(huán)境溫度變化等。在光譜分析中，鮮有文獻(xiàn)介紹光源對測量精度的影響，以及減小光源強(qiáng)度變化對測量精度影響的方法。在早前的研究中，用定標(biāo)的方式來消除一些干擾，如用水來定標(biāo)，但是由于光強(qiáng)過強(qiáng)，實(shí)際中難以操作。也有很多學(xué)者利用中性衰減片或光纖分光方式測量入射光強(qiáng)i0。以中性衰減片為例(下面的討論除非特別說明，均在某個(gè)波長上討論)，測量通過中性衰減片的出射光強(qiáng)iⁿ，則光源的光強(qiáng)i0ⁿ可以用吸光度a和出射光強(qiáng)iⁿ來表示：

然后將被測樣品替換中性衰減片，測出樣品的出射光強(qiáng)i^s，

注意到所以

式(4)的最終結(jié)果中沒有(也即)出現(xiàn)，說明光源的強(qiáng)度(及其光譜)不會(huì)影響對樣品的測量，只要所有的測量都采用同一中性衰減片校準(zhǔn)，即保持lgiⁿ+aⁿ為恒定常數(shù)。

但不同場合很難找到完全一樣的中性衰減片，且很難保證樣品與中性衰減片的位置一致。并且由于復(fù)雜溶液的散射性，導(dǎo)致得到的光譜具有非線性，以及無法完全消除光譜背景噪聲的影響，針對這一問題，本專利提出了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，本發(fā)明不僅消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，而且極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度；解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染，詳見下文描述：

一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，所述方法用于測量包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液成分含量，所述方法包括以下步驟：

光源的出光光口、與光譜接收裝置的入射狹縫緊貼包裝袋，調(diào)制裝置調(diào)制光源使其發(fā)出方波光信號，光源對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，光譜接收裝置采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至不同位置，在每一個(gè)位置上改變光程透射復(fù)雜溶液，由光譜接收裝置采集透射光譜，并將其變換到頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，每個(gè)位置處的兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜的比值求對數(shù)即為該位置處的復(fù)雜溶液吸收光譜，將多個(gè)位置處的吸收光譜歸一化處理，與已有化學(xué)分析的結(jié)果對比，建立數(shù)學(xué)模型；

采集未知包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液在多個(gè)位置處的兩個(gè)光程下的透射光譜，變換至頻域內(nèi)構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，計(jì)算吸收光譜后將多個(gè)位置的吸收光譜歸一化帶入數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，得到復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分的含量；

所述方法構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜消除光譜背景噪聲影響，利用雙光程測量消除光源變化和包裝袋帶來的影響，利用多位置測量得到的透射光譜增加復(fù)雜溶液所有成分的信息量，抑制復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高復(fù)雜溶液成分含量分析的精度；解決包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題。

所述構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜的步驟具體為：

調(diào)制裝置將光源調(diào)制成方波光信號，對復(fù)雜溶液進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜，將透射光譜的每個(gè)波長的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜。

其中，位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至不同位置，在每一個(gè)位置上改變光程透射復(fù)雜溶液，由光譜接收裝置采集透射光譜的步驟具體為：

在位置a處，位移平臺(tái)控制光源分別在兩個(gè)光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至位置b，分別在兩個(gè)光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光源一直移動(dòng)至位置n，分別在兩個(gè)光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜；

或，

光源對包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射，光譜接收裝置在位置a處，位移平臺(tái)控制光譜接收裝置分別在兩個(gè)光程下即：位置a和位置a’處采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光譜接收裝置移動(dòng)至位置b，分別在兩個(gè)光程下即：位置b和位置b’處采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制光譜接收裝置一直移動(dòng)至位置n，分別在兩個(gè)光程下即：位置n和位置n’處采集透射光譜。

所述方法還包括：

在光源處設(shè)置一光纖，作為入射光纖，且保證入射光纖與光譜接收裝置的入射狹縫緊貼包裝袋；

或，

在光譜接收裝置處設(shè)置一光纖，作為出射光纖，且保證出射光纖與光源出光光口緊貼包裝袋；

或，

在光源與光譜接收裝置處分別設(shè)置入射光纖與出射光纖，且保證入射光纖與出射光纖緊貼包裝袋。

其中，入射光纖在位置a處，光源通過入射光纖分別兩個(gè)光程下即：位置a和位置a’處對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制入射光纖移動(dòng)到位置b處，光源通過入射光纖分別在該位置處兩個(gè)光程下即：位置b和位置b’處對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜；

控制入射光纖一直移動(dòng)到位置n處，光源通過入射光纖分別在該位置處兩個(gè)光程下即：位置n和位置n’處對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置采集透射光譜。

其中，出射光纖在位置a處，由光譜接收裝置通過出射光纖在該位置處兩個(gè)光程下即：位置a和位置a’處采集透射光譜；

位移平臺(tái)控制出射光纖移動(dòng)到位置b處，光譜接收裝置通過出射光纖在該位置處兩個(gè)光程下即：位置b和位置b’處采集透射光譜；

控制出射光纖一直移動(dòng)到位置n處，光譜接收裝置通過出射光纖在該位置處兩個(gè)光程下即：位置n和位置n’處采集透射光譜。

進(jìn)一步地，所述光源為超連續(xù)寬譜激光，該超連續(xù)寬譜激光覆蓋可見光波段、或近紅外光波段、或兩者的組合，可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖傳導(dǎo)。

進(jìn)一步地，所述位移平臺(tái)為步進(jìn)電機(jī)；所述光譜接收裝置為光譜儀；所述調(diào)制裝置為斬波器。

進(jìn)一步地，所述光源為氙燈寬譜光源或溴鎢燈寬譜光源，該氙燈寬譜光源或溴鎢燈寬譜光源覆蓋可見光波段、或近紅外光波段、或兩者的組合，可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖傳導(dǎo)。

進(jìn)一步地，所述數(shù)學(xué)模型利用主成分分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、偏最小二乘回歸、支持向量機(jī)、信號分析或統(tǒng)計(jì)方法建立。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是：

1、本發(fā)明通過控制位移平臺(tái)改變位置和光程，在不同位置處的雙光程下采集同一調(diào)制光源下的袋裝復(fù)雜溶液透射光譜，并將其變換至頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，從而消除了透射光譜背景噪聲的影響；

2、本發(fā)明利用雙光程測量消除了光源變化和包裝袋帶來的影響，并且由于復(fù)雜溶液的散射性，導(dǎo)致透射光譜向多個(gè)方向散射，而多位置測量得到的透射光譜增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，從而極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響；

3、本發(fā)明提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度；解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

附圖說明

圖1為雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法原理圖；

圖2為雙光程透射光譜原理圖；

圖3為實(shí)施例1中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法示意圖；

圖4為實(shí)施例2中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法另一示意圖；

圖5為實(shí)施例3中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法另一示意圖；

圖6為實(shí)施例4中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法另一示意圖；

圖7為實(shí)施例5中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法另一示意圖；

圖8為實(shí)施例6中雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法另一示意圖。

附圖中，各標(biāo)號所代表的部件列表如下：

1：第一光程；2：第二光程；

3：光源；4：入射光纖；

5：包裝袋；6：位移平臺(tái)；

7：光譜接收裝置；8：出射光纖；

9：調(diào)制裝置；

a、b…n；a’、b’…n’：均為緊貼包裝袋的位置。

上述位置根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的情況進(jìn)行設(shè)定，需保證a與a’；b與b’…n與n’位置同軸。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

將調(diào)制裝置放置于光源光路之中時(shí)，光會(huì)周期性的通過和遮擋。此時(shí)光源發(fā)出的光被調(diào)制成具有一定頻率的方波光信號。透射復(fù)雜溶液得到的透射光譜中每個(gè)波長的頻率與光源發(fā)出的方波光頻率一致，以透射光譜某一波長λ為例，圖1為λ波長的波形與光譜接收裝置積分時(shí)間對應(yīng)的積分值示意圖，b為背景噪聲，t為光譜接收裝置的積分時(shí)間，且t1＝t2＝…＝ti＝t；t1區(qū)間內(nèi)積分時(shí)間對應(yīng)的是背景噪聲，此時(shí)光譜接收裝置接收到的光強(qiáng)幅值是背景噪聲的積分值，數(shù)值最小記為imin；ti區(qū)間內(nèi)積分時(shí)間對應(yīng)的是λ波長的光強(qiáng)和背景噪聲，此時(shí)光譜接收裝置接收到的光強(qiáng)幅值是λ波長的光強(qiáng)和背景噪聲的積分值，數(shù)值最大記為imax，t1與ti之間其他的積分時(shí)間一部分對應(yīng)背景噪聲，另一部分對應(yīng)λ波長的光強(qiáng)和背景噪聲，因此所得到的積分值在(imin，imax)區(qū)間內(nèi)變動(dòng)。由此，在t1～ti內(nèi)可以得到一組值域?yàn)?imin，imax)積分值序列，由此可見，該波長的積分值在(imin，imax)區(qū)間內(nèi)變動(dòng)而形成周期性信號，其他波長的積分值與此類似，且為嚴(yán)格同周期和同步的周期性信號。通過對各個(gè)波長的積分值的時(shí)間序列進(jìn)行傅立葉變換，以所有波長積分值的頻域基波分量構(gòu)成的頻域內(nèi)透射光譜，可以消除光譜背景噪聲，大幅度提高信噪比。

雙光程透射光譜法是根據(jù)朗伯-比爾定律，如圖2所示，分別設(shè)定第一光程1和第二光程2。推導(dǎo)過程如下：

其中，a1是第一光程1的吸光度，a2是第二光程2的吸光度。io是第一光程1的入射光的光強(qiáng)，同時(shí)也是第二光程2的入射光的光強(qiáng)，i1是第一光程1的出射光強(qiáng)，i2是第二光程2的出射光強(qiáng)，b1是第一光程1的光程長，b2是第二光程2的光程長，△b為兩光程長的差，∈吸光系數(shù)為，c所測物質(zhì)濃度。

由式(7)可以看出，雙光程光譜法的吸光度與光程差仍然成線性關(guān)系，符合朗伯-比爾定律，且與入射光光強(qiáng)io無關(guān)。因此，雙光程法在理論上是不受光源影響的，同時(shí)扣除了包裝袋本身的影響。

本發(fā)明利用構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜消除了光譜的背景噪聲；利用雙光程測量消除了光源變化和包裝袋帶來的影響；利用多位置測量得到的透射光譜增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響。提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，所使用到的器件如圖3所示，包括：光源3、包裝袋5、位移平臺(tái)6、光譜接收裝置7以及調(diào)制裝置9。

其中，保證光源3的出光光口與光譜接收裝置7的入射狹縫緊貼包裝袋5，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3在位置a處的兩個(gè)光程下即：位置a(對應(yīng)第一光程1)和位置a’(對應(yīng)第二光程2)對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；隨后通過位移平臺(tái)6控制光源3移動(dòng)至位置b，在位置b處的兩個(gè)光程下即：位置b(對應(yīng)第一光程1)和位置b’(對應(yīng)第二光程2)對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制光源3一直移動(dòng)至位置n，在位置n處的兩個(gè)光程下即：位置n(對應(yīng)第一光程1)和位置n’(對應(yīng)第二光程2)對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜。

將每個(gè)位置處采集的兩個(gè)光程下的透射光譜每個(gè)波長的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，每個(gè)位置處的兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜比值求對數(shù)即為該位置處復(fù)雜溶液的吸收光譜，將a、b…n多個(gè)位置的吸收光譜進(jìn)行歸一化處理，歸一化方法為：

ag＝a/max(a)(8)

公式(8)中，ag為歸一化吸光度，max(a)為不同波長上的吸光度最大值，a為吸光度。與已有化學(xué)分析的結(jié)果對比，利用主成分分析(pca,principalcomponentanalysis)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ann,artificialneuralnetwork)或偏最小二乘回歸(plsr,particleleastsquarescalibrationanalysis)或支持向量機(jī)(svm,supportvectormachines)信號分析或統(tǒng)計(jì)等方法均可建立數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明實(shí)施例對具體建立數(shù)學(xué)模型的步驟不做贅述，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

采集未知包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液a、b...n多個(gè)位置下的雙光程透射光譜，將其變換至頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，每個(gè)位置處的兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜比值求對數(shù)得到吸收光譜，將多個(gè)位置的吸收光譜進(jìn)行歸一化帶入上述建立好的數(shù)學(xué)模型，得到復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分的含量。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例2

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于，光源3、與光譜接收裝置7的移動(dòng)方式的不同，詳見下文描述：

參見圖4，保證光源3的出光光口與光譜接收裝置7的入射狹縫緊貼包裝袋5，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7在位置a處采集雙光程下即：位置a和位置a’的透射光譜。通過位移平臺(tái)6控制光譜接收裝置7移動(dòng)至位置b，采集位置b處雙光程下即：位置b和位置b’的透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制光譜接收裝置7一直移動(dòng)至位置n，采集位置n處雙光程下即：位置n和位置n’的透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例3

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，由于空間結(jié)構(gòu)的限制，可能會(huì)出現(xiàn)光源3與光譜接收裝置7不能緊貼包裝袋5的情況，這時(shí)可以通過在光源3與光譜接收裝置7處分別設(shè)置一光纖，作為入射光纖4與出射光纖8。

參見圖5，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，入射光纖4在位置a處，光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；隨后通過位移平臺(tái)6控制入射光纖4移動(dòng)到位置b處，光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制入射光纖4一直移動(dòng)到位置n處，光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例4

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例3的不同僅在于，出射光纖8、與位置a、位置b…位置n；位置a’、位置b’…位置n’的設(shè)置不同，詳見下文描述：

參見圖6，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，出射光纖8在位置a處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置a和位置a’的透射光譜；隨后通過位移平臺(tái)6控制出射光纖8移動(dòng)到位置b處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置b和位置b’的透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制出射光纖8一直移動(dòng)到位置n處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置n和位置n’的透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例5

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例3不同的是，該實(shí)施例僅包括入射光纖4，詳見下文描述：

參見圖7，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜，入射光纖4與光譜接收裝置7的入射狹縫分別緊貼包裝袋5，入射光纖4在位置a處，光源3通過入射光纖4對該位置處雙光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；隨后通過位移平臺(tái)6控制入射光纖4移動(dòng)到位置b處，光源3通過入射光纖4對該位置處雙光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制入射光纖4一直移動(dòng)到位置n處，光源3通過入射光纖4對該位置處雙光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品透射，由光譜接收裝置7采集透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要，對位置a、位置b…位置n；位置a’、位置b’…位置n’以及移動(dòng)的方式進(jìn)行設(shè)定，即還可以包括多種的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例對此不做限制。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例6

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例3不同的是，該實(shí)施例僅包括出射光纖8，詳見下文描述：

參見圖8，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號，光源3對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，光源3的出光光口與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，出射光纖8在位置a處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置a和位置a’的透射光譜；隨后通過位移平臺(tái)6控制出射光纖8移動(dòng)到位置b處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置b和位置b’的透射光譜；通過位移平臺(tái)6控制出射光纖8一直移動(dòng)到位置n處，由光譜接收裝置7采集該位置處雙光程下即：位置n和位置n’的透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要，對位置a、位置b…位置n；位置a’、位置b’…位置n’以及移動(dòng)的方式進(jìn)行設(shè)定，即還可以包括多種的實(shí)施方式。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例7

下面結(jié)合具體的器件選擇，對上述實(shí)施例1-6中的方案進(jìn)行進(jìn)一步地介紹，光源可以為超連續(xù)寬譜激光，該超連續(xù)寬譜激光覆蓋可見光波段、或近紅外光波段、或兩者的組合，可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖4傳導(dǎo)。位移平臺(tái)6為步進(jìn)電機(jī)，光譜接收裝置7為光譜儀，調(diào)制裝置9為斬波器，詳見下文描述：

參見圖5，斬波器9調(diào)制超連續(xù)寬譜激光3使其發(fā)出方波光信號，超連續(xù)寬譜激光3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，入射光纖4在位置a處，超連續(xù)寬譜激光3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；隨后通過步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4移動(dòng)到位置b處，超連續(xù)寬譜激光3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4一直移動(dòng)到位置n處，超連續(xù)寬譜激光3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例8

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例7不同的是，光源3為溴鎢燈寬帶光源，該溴鎢燈寬帶光源3覆蓋可見光波段、或近紅外光波段、或兩者的組合，可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖4傳導(dǎo)。

參見圖5，斬波器9調(diào)制溴鎢燈寬帶光源3使其發(fā)出方波光信號，溴鎢燈寬帶光源3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，入射光纖4在位置a處，溴鎢燈寬帶光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；隨后通過步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4移動(dòng)到位置b處，溴鎢燈寬帶光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4一直移動(dòng)到位置n處，溴鎢燈寬帶光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例9

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例7、8不同的是，光源3為氙燈寬譜光源，該氙燈寬譜光源覆蓋可見光波段、或近紅外光波段、或兩者的組合，可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖傳導(dǎo)；位移平臺(tái)6為磁鐵吸合裝置，詳見下文描述：

參見圖5，斬波器9調(diào)制氙燈寬譜光源3使其發(fā)出方波光信號，氙燈寬譜光源3通過入射光纖4對包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5，入射光纖4在位置a處，氙燈寬譜光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置a和位置a’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；隨后通過步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4移動(dòng)到位置b處，氙燈寬譜光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置b和位置b’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜；步進(jìn)電機(jī)6控制入射光纖4一直移動(dòng)到位置n處，氙燈寬譜光源3通過入射光纖4在該位置處雙光程下即：位置n和位置n’對復(fù)雜溶液樣品進(jìn)行透射，由光譜儀7采集透射光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測目標(biāo)成分含量的步驟與實(shí)施例1相同，本發(fā)明實(shí)施例對此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。

實(shí)施例10

本發(fā)明實(shí)施例與上述實(shí)施例7、8、9不同的是，光源3根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要還可以采用其他型號的光源、位移平臺(tái)6也可以采用其他的移動(dòng)裝置，光譜接收裝置7也可以采用其他的接收裝置。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對上述器件的型號不做限制。

本發(fā)明實(shí)施例對位置a、位置b…位置n；位置a’、位置b’…位置n’和移動(dòng)方式等均不作限制，只要能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的功能即可，均在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種雙光程和多位置調(diào)制光源測量復(fù)雜溶液成分含量的方法，消除了光譜背景噪聲、光源變化和包裝袋帶來的影響，增加了復(fù)雜溶液所有成分的信息量，極大抑制了復(fù)雜溶液散射帶來的影響，提高了復(fù)雜溶液成分含量分析的精度。解決了包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液成分的無損檢測問題，高效、簡便、無污染。