[发明专利]漫反射光谱中抑制温度干扰的方法、光谱分析方法及装置

说明书

本公开提供一种漫反射光谱中抑制温度干扰的方法、光谱分析方法及装置，包括：确定温度干扰因素对光谱测量的干扰模式；所述干扰模式包括：源‑探测器距离的改变；基于所述干扰模式，确定所述源‑探测器距离的特殊值，使漫反射光谱在所述源‑探测器距离的特殊值下抑制了温度干扰因素对光谱测量的干扰。利用温度不敏感源‑探测器距离处不包含温度干扰的信息，选取温度不敏感源‑探测器距离进行漫反射光谱分析可以有效避免温度变化的干扰，提高分析结果的可靠性；并且整个过程简单、方便；同时应用范围广泛。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，尤其涉及一种漫反射光谱中抑制温度干扰的方法、光谱分析方法及装置。

背景技术

光谱分析技术是指利用光谱区包含的物质信息，进行定性和定量分析的一种技术。由于其具有分析速度快、不破坏样品、无污染等特点，近年来在工业、农业、医药、食品等方面得到了广泛的应用。光谱区内的吸收主要产生于分子的振动或转动的状态变化。然而，分子中各基团的振动却容易受到温度等外界条件的影响，这严重影响了光谱技术在测量条件较难控制的场合中加以应用。

消除温度对散射介质漫反射光谱干扰的方法可归类为三种：变量选择法，是选择对温度不敏感的波长建立模型；全局模型法，是把温度变化信息包含到建模过程中；光谱校正法，是将预测集样本光谱修正为参考温度下的光谱值后，用校正模型进行浓度预测。

然而在实现本公开的过程中，本申请人发现，变量选择法中，需要复杂算法对波长进行筛选；全局模型法中，当预测样品的温度不在意料范围内时，会给预测结果带来较大偏差；光谱校正法中，往往需要各成分纯的光谱信息，且在消除温度干扰的同时会消除部分被测成分的信息。因此现有技术中无法有效的提供一种可靠的、简单的、普适性的测量方法去消除漫反射光谱测量中温度的干扰。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供一种漫反射光谱中抑制温度干扰的方法、光谱分析方法及装置，以缓解现有的温度干扰抑制方法无法做到可靠、简单以及普适性的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供一种漫反射光谱中抑制温度干扰的方法，包括：确定温度干扰因素对光谱测量的干扰模式；所述干扰模式包括：源-探测器距离的改变；基于所述干扰模式，确定所述源-探测器距离的特殊值，使漫反射光谱在所述源-探测器距离的特殊值下抑制了温度干扰因素对光谱测量的干扰。

在本公开中，其中，确定所述源-探测器距离的特殊值，包括：确定温度不敏感源-探测器距离，其中所述温度不敏感源-探测器距离是指：在所述温度不敏感源-探测器距离处，漫反射光谱不包含温度变化的信息。

在本公开中，确定被测对象温度不敏感源-探测器距离的方法包括：理论计算法、蒙特卡罗模拟法以及实验法；和/或适用于漫反射光谱中抑制温度干扰的方法的电磁波的波长介于1000nm至2500nm之间。

在本公开中，所述理论计算法包括：步骤100：求得漫反射光强的变化量与温度变化量的关系式；步骤200：将稳态漫射方程在无限介质下的解代入上述关系式中；步骤300：假设存在一源-探测器距离使此处的漫反射光强不受温度的影响；以及步骤400：求出该源-探测器距离的表达式，并根据实际情况，代入被测对象的实际参数，即可获取被测对象温度不敏感源-探测器距离。

在本公开中，其中，源-探测器距离的表达式为：

其中，ρ_TI为温度不敏感源-探测器距离，μ_a为吸收系数，μ′_s为约化散射系数，有效衰减系数W＝μ_eff^-1D^-2+3μ_eff，为吸收系数的温度特性，为约化散射系数的温度特性。