[发明专利]一种拉曼光谱增强测量系统及测量方法

说明书

本发明属于光谱检测技术领域，公开了一种拉曼光谱增强测量系统及测量方法，所述拉曼光谱增强测量系统包括：样品采集模块、样品预处理模块、拉曼光谱测量模块、光谱预处理模块、特征提取模块、特征处理模块、光谱增强模块、中央处理和控制模块、原始谱图获取模块、原始谱图预处理模块、数据处理模块、数据传输模块、数据存储模块、人机交互模块。本发明通过光谱增强模块能够有效增强针对瑞利散射、宽带荧光等杂散光的滤除效果，提高系统整体的探测效率，通过样品采集模块有效保证了检测结果的准确度；同时，通过样品预处理模块削弱了由于样品不均等其他影响因素对激光拉曼光谱测量结果的影响，提高了本发明所述测量方法的可靠性和准确度。

技术领域

本发明属于光谱检测技术领域，尤其涉及一种拉曼光谱增强测量系统及测量方法。

背景技术

目前，拉曼光谱(Raman spectra)，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。

拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应，通过测量与激发光频率不同的散射光，从而对分子结构进行分析的光谱测量技术。由于在光与物质相互作用过程中，物质的拉曼频移仅与其分子的振动和转动能级有关，不同物质分子具有不同的拉曼频移，所以拉曼光谱技术具有高度化学特异性，可实现对物质成分的分析鉴别。同时，由于该技术可实现样品的无损、无接触探测，所以具有探测时间短、样品用量少等优势，近年来被广泛应用于安检、化学、生物医学、考古学等领域。

然而传统拉曼光谱(CR)技术一般针对百μm量级的近表层成分以及透明介质覆盖下的内部成分进行分析，所以在一些不/半透明漫散射介质覆盖的样品分析和检测性应用中，CR技术无法得到有效的探测结果。而且现有的拉曼光谱检测方法对检测结果有较大的操作误差，难以满足现场颗粒表面污染物精确定量检测的要求。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)在一些不/半透明漫散射介质覆盖的样品分析和检测性应用中，CR技术无法得到有效的探测结果。

(2)现有的拉曼光谱检测方法对检测结果有较大的操作误差，难以满足现场颗粒表面污染物精确定量检测的要求。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种拉曼光谱增强测量系统及测量方法。

本发明是这样实现的，一种拉曼光谱增强测量方法，所述拉曼光谱增强测量方法包括以下步骤：

步骤一，通过人机交互模块对预设参数进行输入，并根据预设参数建立对应的原始拉曼光谱数据库，将原始拉曼光谱数据库存储于数据存储模块；通过样品采集模块利用样品收集装置对需要进行检测的样品进行定量采集；

步骤二，通过样品预处理模块利用实验设备对采集样品进行预处理，获取待测样品的图像信息，其中，所述实验设备为CCD或数码相机；通过拉曼光谱测量模块利用拉曼光谱检测仪对样品的多个测量点进行激光光谱测量，获取待测样品的光谱信息；

步骤三，通过光谱预处理模块在拉曼光谱检测仪的发射光路增加多片滤波片，对瑞利散射和宽带荧光的杂散光进行滤除；分别对获取的图像信息和光谱信息进行预处理后，通过特征提取模块利用特征提取程序分别获取待测样品的图像信息特征和光谱信息特征；

步骤四，通过特征处理模块利用处理程序分别对图像特征和光谱特征进行归一化处理后，利用自适应删减方法或自适应删减和人工神经网络联合方法分别对归一化后的图像特征和光谱特征进行自适应筛选，提取有用特征；

步骤五，通过光谱增强模块利用光谱增强程序采用人工神经网络方法或距离最近方法对有用图像特征和光谱特征进行融合，获得融合增强处理后的拉曼光谱；通过中央处理和控制模块利用单片机或控制器对所述拉曼光谱增强测量系统各个受控模块的正常运行进行协调控制；