[发明专利]双光程和多位置透射光谱测量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，尤其涉及一种双光程和多位置透射光谱测量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来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，但化学检验的方式无法满足快速、非接触、以及无污染的需求，光谱测量由于其非接触、无污染的特性也有可能实现袋装复杂溶液成分的含量检测。

在光谱检测中，根据朗伯-比尔定律：分别测量各个波长的入射光强I₀和出射光强I，通过公式(1)计算各个波长的吸光度A。∈为物质在某一波长下吸光系数，c为物质的浓度，b为光程长度。

实际上，由于种种原因未能测量入射光强I₀，例如：入射光强I₀太强而难以测量，但如果在入射光强I₀基本稳定不变的情况下，只测量出射光强I也可以得到不错的结果。然而光谱检测由于光源变化的影响以及测量容器的影响难以达到测量需要的精度。

光源的影响主要表现为光谱分布和光强的变化。导致光源变化的原因有很多，如光源电压变化、灯丝老化，环境温度变化等。在光谱分析中，鲜有文献介绍光源对测量精度的影响，以及减小光源强度变化对测量精度影响的方法。在早前的研究中，用定标的方式来消除一些干扰，如用水来定标，但是由于光强过强，实际中难以操作。也有很多学者利用中性衰减片或光纤分光方式测量入射光强I₀。以中性衰减片为例(下面的讨论除非特别说明，均在某个波长上讨论)，测量通过中性衰减片的出射光强Iⁿ，则光源的光强I₀ⁿ可以用吸光度A和出射光强Iⁿ来表示：

然后将被测样品替换中性衰减片，测出样品的出射光强I^S，

注意到所以

式(4)中没有(也即)出现，说明光源的强度(及其光谱)不会影响对样品的测量，只要所有的测量都采用同一中性衰减片校准，即保持lgIⁿ+Aⁿ为恒定常数。

但不同场合很难找到完全一样的中性衰减片，且很难保证样品与中性衰减片的位置一致。并且由于复杂溶液成分的复杂性，因此具有一定的散射性，导致得到的光谱具有非线性，针对这一问题，本专利提出了一种双光程和多位置透射光谱测量复杂溶液成分含量的方法。

发明内容

本发明提供了一种双光程和多位置透射光谱测量复杂溶液成分含量的方法，本发明消除了光源变化和包装袋带来的影响，极大抑制了复杂溶液散射带来的影响，提高了复杂溶液成分含量分析的精度。解决了包装袋内复杂溶液成分的无损检测问题，高效、简便、无污染，详见下文描述：

一种双光程和多位置透射光谱测量复杂溶液成分含量的方法，所述方法用于测量包装袋内的复杂溶液成分含量，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，光源对复杂溶液样品进行透射，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，在每一个位置处改变光程透射复杂溶液，由光谱接收装置采集透射光谱，将每一个位置上的两个透射光谱比值求对数即为该位置处的复杂溶液吸收光谱，将多个位置处的吸收光谱归一化处理，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两个光程下的透射光谱，计算吸收光谱后将多个位置的吸收光谱归一化带入数学模型进行计算，得到复杂溶液所测目标成分的含量；

所述方法利用双光程测量消除光源变化和包装袋带来的影响，利用多位置测量增加复杂溶液所有成分的信息量，抑制复杂溶液散射带来的影响，提高复杂溶液成分含量分析的精度；解决包装袋内复杂溶液成分的无损检测问题。

其中，位移平台控制光源移动至不同位置，在每一个位置处改变光程透射复杂溶液，由光谱接收装置采集透射光谱的步骤具体为：

在位置a处，位移平台控制光源分别在两个光程下即：位置a和位置a’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，分别在两个光程下即：位置b和位置b’对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；

位移平台控制光源一直移动至位置n，分别在两个光程下即：位置n和位置n’对复杂溶液样品进行透射，由光谱接收装置采集透射光谱；

或，