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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，較為成熟的方式是通過化學(xué)檢驗(yàn)來(lái)檢測(cè)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(wú)法滿足快速、非接觸、以及無(wú)污染的需求，光譜測(cè)量由于其非接觸、無(wú)污染的特性也有可能實(shí)現(xiàn)包裝袋內(nèi)復(fù)雜溶液所測(cè)目標(biāo)成分的含量檢測(cè)。

在透射光譜檢測(cè)中，根據(jù)朗伯-比爾定律：分別測(cè)量各個(gè)波長(zhǎng)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(zhǎng)的吸光度a?！蕿槲镔|(zhì)在某一波長(zhǎng)下吸光系數(shù)，c為物質(zhì)的濃度，b為光程長(zhǎng)度。

實(shí)際上，由于種種原因未能測(cè)量入射光強(qiáng)i0，例如：入射光強(qiáng)i0太強(qiáng)而難以測(cè)量，但如果在入射光強(qiáng)i0基本穩(wěn)定不變的情況下，只測(cè)量出射光強(qiáng)i也可以得到不錯(cuò)的結(jié)果。然而透射光譜檢測(cè)由于光譜背景噪聲的影響、光源變化的影響以及測(cè)量容器的影響難以達(dá)到測(cè)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、燈絲老化或環(huán)境溫度變化等。在光譜分析中，鮮有文獻(xiàn)介紹光源對(duì)測(cè)量精度的影響，以及減小光源強(qiáng)度變化對(duì)測(cè)量精度影響的方法。在早前的研究中，用定標(biāo)的方式來(lái)消除一些干擾，如用水來(lái)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(cè)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(zhǎng)上討論)，測(cè)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(lái)表示：

然后將被測(cè)樣品替換中性衰減片，測(cè)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(duì)樣品的測(cè)量，只要所有的測(cè)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(chǎng)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，給測(cè)量增加了難度難以保證測(cè)量精度。

針對(duì)復(fù)雜溶液的復(fù)雜性，單純的透射光譜針對(duì)性較差，為進(jìn)一步提高復(fù)雜溶液成分的測(cè)量精度，結(jié)合熒光針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，但受到熒光激發(fā)光強(qiáng)、光程長(zhǎng)和所測(cè)成分濃度的影響，導(dǎo)致熒光會(huì)有嚴(yán)重的自吸收問題，從而導(dǎo)致得到的熒光光譜具有很強(qiáng)的非線性，不能很好的反應(yīng)所測(cè)物質(zhì)的特征，同時(shí)傳統(tǒng)的熒光光譜無(wú)法完全消除光譜背景噪聲的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，所述方法增加了受激發(fā)物質(zhì)的信息量，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。詳見下文描述：

一種雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，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且同軸，調(diào)制裝置調(diào)制光源使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源包括透射光源和熒光激發(fā)光源，透射光源對(duì)包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射，熒光激發(fā)光源激發(fā)復(fù)雜溶液產(chǎn)生熒光，光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜；

位移平臺(tái)在保證透射光源和熒光激發(fā)光源出光光口和光譜接收裝置入射狹縫同軸前提下，控制透射光源和熒光激發(fā)光源移動(dòng)，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜；

將兩個(gè)位置處的透射光譜和熒光光譜分別變換到頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜，兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜的各個(gè)波長(zhǎng)下光強(qiáng)比值求對(duì)數(shù)得到吸收光譜，將吸收光譜和兩個(gè)頻域內(nèi)熒光光譜歸一化處理，與已有化學(xué)分析的結(jié)果對(duì)比，建立數(shù)學(xué)模型；

采集未知袋裝復(fù)雜溶液兩位置處的透射光譜和熒光光譜，將其分別變換到頻域構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜，兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜的比值求對(duì)數(shù)得到吸收光譜、將吸收光譜和兩個(gè)頻域內(nèi)熒光光譜歸一化后帶入數(shù)學(xué)模型，得到復(fù)雜溶液所測(cè)目標(biāo)成分的含量；

所述方法消除光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響；增加受激發(fā)物質(zhì)的信息量；抑制光譜的非線性影響；提高復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。

所述構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜的步驟具體為：

調(diào)制裝置將光源調(diào)制成方波光信號(hào)，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜，將透射光譜的每個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長(zhǎng)的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜，將熒光光譜的每個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長(zhǎng)的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜。

其中，控制透射光源和熒光激發(fā)光源移動(dòng)，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜的的步驟具體為：

在位置a處由透射光源和熒光激發(fā)光源對(duì)包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液分別進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜；

位移平臺(tái)控制光源移動(dòng)至位置b，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜；

或，

透射光源和熒光激發(fā)光源對(duì)包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液分別進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置在位置a處采集透射光譜和熒光光譜；

位移平臺(tái)控制光譜接收裝置移動(dòng)至位置b，采集位置b處的透射光譜和熒光光譜；

或，

在位置a處由透射光源和熒光激發(fā)光源對(duì)包裝袋內(nèi)的復(fù)雜溶液分別進(jìn)行透射和激發(fā)，在位置a’處由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜；

位移平臺(tái)控制透射光源和熒光激發(fā)光源移動(dòng)至位置b，光譜接收裝置移動(dòng)至位置b’處，由光譜接收裝置采集透射光譜和熒光光譜。

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入射狹縫緊貼包裝袋且同軸；

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且同軸；

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且同軸。

其中，a位置為入射光纖的第一位置，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)位置a下的透射光譜和熒光光譜；位移平臺(tái)在保證入射光纖與出射光纖同軸的前提下，控制入射光纖移動(dòng)到位置b處，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，a位置為出射光纖的第一位置，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)位置a下的透射光譜和熒光光譜；位移平臺(tái)在保證入射光纖與出射光纖同軸的前提下，控制出射光纖移動(dòng)到位置b處，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，a、a’分別為入射光纖和出射光纖的第一位置，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)該位置a、a’下的透射光譜和熒光光譜；位移平臺(tái)在保證入射光纖與出射光纖同軸的前提下，控制入射光纖和出射光纖移動(dòng)分別到位置b、b’處，由光譜接收裝置采集入射光纖與出射光纖相對(duì)位置b、b’下的透射光譜和熒光光譜。

進(jìn)一步地，所述透射光源為超連續(xù)寬譜激光、氙燈寬譜光源或溴鎢燈寬譜光源，該超連續(xù)寬譜激光、氙燈寬譜光源或溴鎢燈寬譜光源均可覆蓋可見光波段或近紅外光波段或兩者的組合；熒光激發(fā)光源為紫外線燈、紫外激光管或紫外發(fā)光管；上述光源可直接發(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)或磁鐵吸合裝置；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(hào)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)改變光程，在不同光程長(zhǎng)處采集同一調(diào)制透射光源下的袋裝復(fù)雜溶液透射光譜和同一調(diào)制熒光激發(fā)光源下的袋裝復(fù)雜溶液熒光光譜，據(jù)此實(shí)現(xiàn)對(duì)袋裝復(fù)雜溶液成分含量的無(wú)損檢測(cè)；

2、本發(fā)明充分利用復(fù)雜溶液中某些特殊物質(zhì)受到紫外光激發(fā)會(huì)產(chǎn)生熒光的特性，但由于在光程方向上隨紫外光入射深度不同而產(chǎn)生不同的熒光強(qiáng)度，以及激發(fā)熒光產(chǎn)生位置與接收位置的距離不同均會(huì)導(dǎo)致熒光的自體吸收不同，且復(fù)雜溶液中受激發(fā)物質(zhì)同時(shí)受其他物質(zhì)濃度的影響，當(dāng)紫外光被其他物質(zhì)吸收的越多，可被激發(fā)物質(zhì)接收的紫外光就越少，因此導(dǎo)致獲得的光譜具有很強(qiáng)的非線性；

3、本發(fā)明測(cè)量得到的熒光光譜是上述導(dǎo)致光譜非線性的因素共同作用下的光譜，結(jié)合透射光譜增加了受激發(fā)物質(zhì)的信息量，測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，且吸收光譜消除了透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響；

4、本發(fā)明通過構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜消除了光譜背景噪聲的影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度；實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

附圖說明

圖1為雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法原理圖；

圖2為雙光程透射光譜原理示意圖；

圖3為實(shí)施例1中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法示意圖；

圖4為實(shí)施例2中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖5為實(shí)施例3中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖6為實(shí)施例4中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖7為實(shí)施例5中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖8為實(shí)施例6中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖9為實(shí)施例7中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖；

圖10為實(shí)施例8中雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法另一示意圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1：第一光程；2：第二光程；

3：光源；包括透射光源和熒光激發(fā)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、a’：第一位置；

b、b’：第二位置。

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(duì)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(hào)。透射復(fù)雜溶液得到的透射光譜和激發(fā)復(fù)雜溶液得到的熒光光譜每個(gè)波長(zhǎng)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(zhǎng)λ為例，圖1為λ波長(zhǎng)的波形與光譜接收裝置積分時(shí)間對(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的是λ波長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)應(yīng)背景噪聲，另一部分對(duì)應(yīng)λ波長(zhǎng)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(zhǎng)的積分值在(imin，imax)區(qū)間內(nèi)變動(dòng)而形成周期性信號(hào)，其他波長(zhǎng)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(hào)。通過對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的積分值的時(shí)間序列進(jìn)行傅立葉變換，以所有波長(zhǎng)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。熒光光譜同理于透射光譜。

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(zhǎng)，b2是第二光程2的光程長(zhǎng)，△b為兩光程長(zhǎng)的差，∈吸光系數(shù)為，c所測(cè)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(wú)關(guān)。因此，雙光程透射光譜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。

由于復(fù)雜溶液成分的復(fù)雜性，單純的透射光譜針對(duì)性較差，為進(jìn)一步提高袋裝復(fù)雜溶液成分含量的測(cè)量精度，結(jié)合激發(fā)熒光針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，但由于在光程方向上隨紫外光入射深度不同而產(chǎn)生不同的熒光強(qiáng)度，以及激發(fā)熒光產(chǎn)生位置與接收位置的距離不同均會(huì)導(dǎo)致熒光的自體吸收不同，且復(fù)雜溶液中受激發(fā)物質(zhì)同時(shí)受其他物質(zhì)濃度的影響，當(dāng)紫外光被其他物質(zhì)吸收的越多，可被激發(fā)物質(zhì)接收的紫外光就越少，因此導(dǎo)致獲得的光譜具有很強(qiáng)的非線性。而雙光程測(cè)量得到的熒光光譜是上述導(dǎo)致光譜非線性的因素共同作用下的光譜，結(jié)合透射光譜增加了受激發(fā)物質(zhì)的信息量，測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度；且頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜可以消除光譜背景噪聲的影響，實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例1

本發(fā)明實(shí)施例提供的雙光程調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，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出光光口與光譜接收裝置7入射狹縫緊貼包裝袋5且同軸，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源3在第一位置a(對(duì)應(yīng)第一光程1)處對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7采集透射光譜和熒光光譜。隨后通過位移平臺(tái)6在保證光源3出光光口和光譜接收裝置7出射狹縫同軸的前提下，控制光源移動(dòng)至第二位置b(對(duì)應(yīng)第二光程2)，由光譜接收裝置7采集透射光譜和熒光光譜。

將a、b兩個(gè)位置處采集的透射光譜和熒光光譜的每個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長(zhǎng)的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜，兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜的各個(gè)波長(zhǎng)下光強(qiáng)比值求對(duì)數(shù)得到吸收光譜，該吸收光譜結(jié)合兩個(gè)頻域內(nèi)熒光光譜進(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(zhǎng)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(duì)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(hào)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(duì)上述建立數(shù)學(xué)模型的過程不作贅述，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。

采集未知袋裝復(fù)雜溶液a、b兩處位置的透射光譜和熒光光譜，將其每個(gè)波長(zhǎng)的時(shí)間序列變換到頻域，以各個(gè)波長(zhǎng)的基波分量構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜和頻域內(nèi)熒光光譜，兩個(gè)頻域內(nèi)透射光譜的比值求對(duì)數(shù)得到的吸收光譜、以及兩個(gè)頻域內(nèi)熒光光譜歸一化后，帶入上述建立好的數(shù)學(xué)模型，得到復(fù)雜溶液所測(cè)目標(biāo)成分的含量。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

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出光光口與光譜接收裝置7入射狹縫緊貼包裝袋5且同軸，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源3對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7在第一位置a處采集透射光譜和熒光光譜。隨后通過位移平臺(tái)6在保證光源3出光光口和光譜接收裝置7入射狹縫同軸的前提下，控制光譜接收裝置7移動(dòng)至第二位置b，采集第二位置b處的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例3

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)方向的不同，詳見下文描述：

參見圖5，保證光源3與光譜接收裝置7緊貼包裝袋5且保證光源3出光光口和光譜接收裝置7入射狹縫同軸，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，在第一位置a處由光源3對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，在第一位置a’處由光譜接收裝置7采集透射光譜和熒光光譜，隨后通過位移平臺(tái)6在保證光源3出光光口和光譜接收裝置7入射狹縫同軸的前提下，控制光源3和光譜接收裝置7分別移動(dòng)至第二位置b、b’處，采集該位置處的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例4

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6，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且保證同軸，a位置為入射光纖4的第一位置，光譜接收裝置7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過位移平臺(tái)6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4移動(dòng)到第二位置b處，光譜接收裝置5采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例5

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例4的不同僅在于，出射光纖8、與第一位置a、第二位置b的設(shè)置不同，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(hào)，光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且保證同軸，a位置為出射光纖8的第一位置，光譜接收裝置7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過位移平臺(tái)6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制出射光纖8移動(dòng)到第二位置b處，光譜接收裝置5采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例6

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例4的不同僅在于，入射光纖4、出射光纖8、與第一位置a、第二位置b的設(shè)置不同，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(hào)，光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且保證同軸，a、a’分別為入射光纖4和出射光纖8的第一位置，光譜接收裝置7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a、a’下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過位移平臺(tái)6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4和出射光纖8分別移動(dòng)到第二位置b、b’處，光譜接收裝置7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第二位置b、b’下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例7

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例4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9，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與光譜接收裝置7入射狹縫分別緊貼包裝袋5且保證同軸，a位置為入射光纖4的第一位置，光譜接收裝置7采集入射光纖4相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過位移平臺(tái)6在保證入射光纖4與光譜接收裝置7狹縫位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4移動(dòng)到第二位置b處，光譜接收裝置7采集入射光纖4相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例8

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例4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10，調(diào)制裝置9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，光源3對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜接收裝置7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，光源3出光光口與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且保證同軸，光譜接收裝置7采集光源3與出射光纖8相對(duì)第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過位移平臺(tái)6在保證光源3出光光口與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制光源3移動(dòng)到第二位置b處，光譜接收裝置5采集光源3與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例9

下面結(jié)合具體的器件選擇，對(duì)上述實(shí)施例1-6中的方案進(jìn)行進(jìn)一步地介紹，光源3：包括透射光源和熒光激發(fā)光源，透射光源可以為超連續(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，激發(fā)光源為紫外線燈，上述光源可直接發(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：

如圖6所示，斬波器9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，上述光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且同軸，a位置為入射光纖4的第一位置，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過步進(jìn)電機(jī)6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4移動(dòng)到第二位置b處，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例10

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例9不同的是，透射光源為溴鎢燈寬譜光源，該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，熒光激發(fā)光源為紫外激光管，上述光源3可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖4傳導(dǎo)。

如圖6所示，斬波器9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，上述光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，由光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且同軸，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過步進(jìn)電機(jī)6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4移動(dòng)到第二位置b處，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例11

本發(fā)明實(shí)施例與實(shí)施例9、10不同的是，透射光源為氙燈寬譜光源，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，熒光激發(fā)光源為紫外發(fā)光管，上述光源3可直接發(fā)光或經(jīng)入射光纖4傳導(dǎo)。位移平臺(tái)6為磁鐵吸合裝置，詳見下文描述：

如圖6所示，斬波器9調(diào)制光源3使其發(fā)出方波光信號(hào)，上述光源3通過入射光纖4對(duì)包裝袋5內(nèi)的復(fù)雜溶液進(jìn)行透射和激發(fā)，光譜儀7經(jīng)過出射光纖8采集透射光譜和熒光光譜，入射光纖4與出射光纖8分別緊貼包裝袋5且同軸，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)該第一位置a下的透射光譜和熒光光譜；隨后通過磁鐵吸合裝置6在保證入射光纖4與出射光纖8位置依舊同軸的前提下，控制入射光纖4移動(dòng)到第二位置b處，光譜儀7采集入射光纖4與出射光纖8相對(duì)第二位置b下的透射光譜和熒光光譜。

其中，后續(xù)的構(gòu)造頻域內(nèi)透射光譜、構(gòu)造吸收光譜、構(gòu)造頻域內(nèi)熒光光譜、歸一化、建立數(shù)學(xué)模型、以及計(jì)算復(fù)雜溶液所測(cè)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(duì)此不做贅述。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)各器件的型號(hào)除做特殊說明的以外，其他器件的型號(hào)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。

實(shí)施例12

本發(fā)明實(shí)施例與上述實(shí)施例9、10、11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(hào)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(duì)上述器件的型號(hào)不做限制。

本發(fā)明實(shí)施例對(duì)位置a、a’；位置b、b’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(qǐng)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調(diào)制透射和熒光激發(fā)光源測(cè)量復(fù)雜溶液成分的方法，不僅消除了光譜背景噪聲、透射光源變化和袋狀容器帶來(lái)的影響，且測(cè)量針對(duì)性強(qiáng)，極大抑制了光譜的非線性影響，提高了復(fù)雜溶液所測(cè)成分含量分析的精度。實(shí)現(xiàn)了快速、無(wú)污染的袋裝復(fù)雜溶液成分的測(cè)量，可操作性強(qiáng)。