一種提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法，包括如下步驟：1、將由軟件模擬得到的數(shù)據(jù) R0[X 0 ,X1 … Xn] 作為參考樣本，以測量時(shí)間為X軸，測量數(shù)據(jù)為Y軸，將樣本擬合成平面曲線 S1 ；2、將使用電化學(xué)分析儀器測得的數(shù)據(jù) R[X 0 ,X1 … Xn] 擬合為平面曲線 S2 ；3、基于曲線的曲率為 S2 分段；4、對(duì)于屬于基線段的 S2 的曲線段 R ’ [X 0 ,X1 … Xm] ，使用加權(quán)平均滑動(dòng)法進(jìn)行平滑處理，屬于反應(yīng)段的 S2 的曲線段 R ’’ [X 0 ,X1 … Xm] ，使用卷積平滑法進(jìn)行平滑處理。本發(fā)明不需要增加額外的裝置，保證了儀器工作的可靠性，采用數(shù)據(jù)分段平滑的方法，比應(yīng)用單一數(shù)值計(jì)算方法的效果更好，且調(diào)整靈活，有效提高了測量精度。
【專利說明】一種提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)分析儀器領(lǐng)域，涉及一種提高儀器測量精度的方法，尤其涉及 一種基于數(shù)據(jù)分段平滑的提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電化學(xué)分析法是應(yīng)用電化學(xué)原理和技術(shù)，利用化學(xué)電池內(nèi)被分析溶液的組成及含 量與其電化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系而建立起來的一類分析方法。電化學(xué)分析儀器的特點(diǎn)是靈敏度 高，選擇性好，設(shè)備簡單，操作方便，應(yīng)用范圍廣，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可用于連續(xù)、自動(dòng)及遙控 測定，在生產(chǎn)、科研和醫(yī)藥衛(wèi)生等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
[0003] 在電化學(xué)分析儀器的實(shí)測過程中，由于信號(hào)微弱和環(huán)境干擾，使測量數(shù)據(jù)中存在 一定噪聲，同時(shí)由于A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)仍?，儀器實(shí)測數(shù)據(jù)中必定會(huì)存在異常值，從而 降低測量精度。因此，提出一種適合電化學(xué)分析的數(shù)據(jù)平滑處理方法是提高儀器測量精度 的必要手段。
[0004] 目前，對(duì)于儀器測量數(shù)據(jù)的平滑處理主要采用數(shù)值計(jì)算方法，如利用偏最小二乘 法建立多元線性回歸模型，從而提高檢測精度的方法。但該方法是將多個(gè)測量點(diǎn)代入模型 進(jìn)行計(jì)算，以減少外部因素的影響，不適合電化學(xué)分析儀器使用。
[0005] 在電化學(xué)測試數(shù)據(jù)處理中，一般情況是先對(duì)數(shù)據(jù)濾波平滑去噪，再通過微積分或 半微分或半積分提高靈敏度和分辨率。如應(yīng)用LabVIEW工具開發(fā)出的電化學(xué)測試數(shù)據(jù)軟 件濾波、數(shù)據(jù)平滑、微積分、卷積伏安法的處理方法，但缺少對(duì)相關(guān)方法的綜合比較和應(yīng) 用，且依賴于商用工具LabVIEl


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，本發(fā)明提供一種提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方 法，利用數(shù)據(jù)本身分段進(jìn)行平滑處理。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種提高電化學(xué)分析儀器測量 精度的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0008] 步驟一、將由軟件模擬得到的數(shù)據(jù)RtlD^X1-Xn]作為參考樣本，以測量時(shí)間為X 軸，測量數(shù)據(jù)為Y軸，將樣本擬合成平面曲線S1;
[0009] 步驟二、定義S#曲率為Kb(Kbtl<Kb彡Kbl)的曲線段為基線段，曲率為 KJKkiSK4M的曲線段為反應(yīng)段；
[0010] 步驟三、將使用電化學(xué)分析儀器測得的數(shù)據(jù)RD^Xr-Xn]擬合為平面曲線s2，
[0011] 步驟四、在曲線S2上選取η個(gè)測量點(diǎn)，計(jì)算其曲率K[K。，K1…Kn]，將K分別和Kb，K, 對(duì)
[0012] 比，若KeKb，那么該測量點(diǎn)屬于基線段，若KeKp則該測量點(diǎn)屬于反應(yīng)段；則曲 線S2分成m段R' Q···R'm，m〈n;
[0013] 步驟五、對(duì)于屬于基線段的&的曲線段R'[XmX^··XJ，使用加權(quán)平均滑動(dòng)法進(jìn)行 平滑處理，所述加權(quán)平均滑動(dòng)的表達(dá)式為：
[0014]

【權(quán)利要求】
1. 一種提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、將由軟件模擬得到的數(shù)據(jù)RJX& 作為參考樣本，以測量時(shí)間為X軸，測 量數(shù)據(jù)為Y軸，將樣本擬合成平面曲線S1; 步驟二、定義S#曲率為Kb(Kbtl<Kb彡Kbl)的曲線段為基線段，曲率為K,(Krt<K#Krt)的曲線段為反應(yīng)段； 步驟三、將使用電化學(xué)分析儀器測得的數(shù)據(jù)RD^Xi-Xj擬合為平面曲線S2; 步驟四、在曲線S2上選取n個(gè)測量點(diǎn)，計(jì)算其曲率K[K&心…Kn]，將K分別和Kb，心對(duì) 比，若KeKb，那么該測量點(diǎn)屬于基線段，若Ke心，則該測量點(diǎn)屬于反應(yīng)段；則曲線S2分成 m段R'Q...R'm，m〈n; 步驟五、對(duì)于屬于基線段的&的曲線段R'[X^ XJ，使用加權(quán)平均滑動(dòng)法進(jìn)行平滑 處理，所述加權(quán)平均滑動(dòng)的表達(dá)式為：
其中1為滑動(dòng)窗口的寬度，1為奇數(shù)，《為加權(quán)平均函數(shù)； 對(duì)于屬于反應(yīng)段的&的曲線段R"[X^ XJ，使用卷積平滑法進(jìn)行平滑處理，所述卷 積平滑法的表達(dá)式為：
其中，1表示滑動(dòng)窗口寬度，1趨向于<-，q為單位樣值函數(shù)，S為延遲函數(shù)； 步驟六、重復(fù)步驟四到步驟五，對(duì)RV-R'm逐一進(jìn)行判斷和平滑處理，從而消除測量數(shù) 據(jù)中的噪聲和異常值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高電化學(xué)分析儀器測量精度的方法，其特征在于，所述電 化學(xué)分析儀器為硫氮元素分析儀或微庫侖分析儀。
【文檔編號(hào)】G01N27/26GK104483361SQ201410802601
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月22日
【發(fā)明者】劉佳, 唐慧強(qiáng), 吳榮坤, 朱培德 申請人:南京信息工程大學(xué)