The invention discloses a wavelength modulation spectroscopy measurement of oxygen concentration in a glass bottle real-time background deduction nonlinear correction method, the first acquisition oxygen concentration is 0% glass bottles and two glass bottles to be measured harmonic data and average filtering, extracting the corresponding harmonic characteristic peak of P0 and P by nonlinear correction. The characteristics of P'peak oxygen concentration and oxygen concentration inversion model will be established for the atmospheric 21% glass bottles of P'21 and the characteristic peak half as a bottle of the threshold, if P is less than this threshold, further real-time background deduction and multiplication correction, the oxygen concentration is 0% glass bottles in the initial modeling characteristic peak P0' the characteristics of P0 divided by the current peak as the correction factor, the (P P0) and corresponding correction factors to be multiplied to get the actual peak sample characteristics, to predict the concentration inversion model. The technical effect of the invention is that it can restrain the fluctuation of the background, and can effectively improve the accuracy and stability of the oxygen concentration prediction in the glass bottle.
【技术实现步骤摘要】
一种波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度的实时扣背景非线性校正方法
本专利技术涉及气体检测
,特别涉及一种主要用于基于波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度的实时扣背景非线性校正方法。
技术介绍
在制药行业中,国际上已有公司将波长调制光谱(wavelengthmodulationspectroscopy,WMS)技术应用在密封玻璃药瓶内氧浓度检测上,如美国LIGHTHOUSE公司,意大利贝威蒂公司等。但通过WMS技术析取的二次谐波信号存在背景波动,因玻璃瓶瓶壁引起的光学噪声、系统仪器噪声、非线性强度调制及随机的自由空间的温度湿度等影响,导致背景波动无规律,从而使浓度-峰值反演模型存在不同程度的非线性,影响浓度测量的精度和稳定性。目前在光谱技术的实时扣背景非线性校正研究中,Werle等提出先采集背景气体的谱线信号,再采集目标气体谱线吸收信号进行扣除的方法,Persson等人通过改进光路或气室结构进行非线性处理以减少基线影响,但都只适合于有气体吸收池的系统中;数据预处理进行基线校正的方法也较多,目前主要有小波变换、正交信号处理等,但运算复杂,实时性不强。
技术实现思路
本专利技术的目的是为波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度提供一种准确的实时扣背景非线性校正方法,克服背景波动带来的误差,提高系统检测精度和稳定性。为了实现上述技术目的,本专利技术的技术方案是,一种波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度的实时扣背景非线性校正方法,包括以下步骤:步骤1,使用包括氧气浓度为0%的多个已知氧气浓度且各不相同的玻璃瓶样本作为初始建模样本,采集激光照射下的多个相应二次谐波数据,并进行数据预处 ...
【技术保护点】
一种波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度的实时扣背景非线性校正方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,使用包括氧气浓度为0%的多个已知氧气浓度且各不相同的玻璃瓶样本作为初始建模样本,采集激光照射下的多个相应二次谐波数据,并进行数据预处理后,提取相应的谐波峰值,然后将不同氧气浓度样本的谐波峰值减去0%氧气浓度样本的谐波峰值,作为标准数据库中各不同氧气浓度样本的特征峰值数据,再取每种氧气浓度下多个玻璃瓶样本,重复前述采集二次谐波数据进行处理后得到特征峰值数据的步骤,将得到的同一氧气浓度下的特征峰值算术平均,最后将算术平均后的特征峰值与相应浓度值进行最小二乘线性拟合,作为氧气浓度反演模型;步骤2,采集检测区域和已知氧气浓度为0%玻璃瓶的二次谐波数据;步骤3,分别对步骤2中得到的二次谐波进行数据预处理后,提取检测区域的谐波特征峰值P和已知氧气浓度为0%玻璃瓶的谐波特征峰值P0,将两者相减得到P‑P0,作为实时扣背景后的特征峰值;步骤4,将步骤1中氧气浓度为0%玻璃瓶的特征峰值P0'除以当前的特征峰值P0,获得乘法校正因子k=P0'/P0;步骤5,将步骤4中的乘法校正因子k和步骤2中的差值相乘,得到 ...
【技术特征摘要】
1.一种波长调制光谱检测玻璃瓶内氧气浓度的实时扣背景非线性校正方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,使用包括氧气浓度为0%的多个已知氧气浓度且各不相同的玻璃瓶样本作为初始建模样本,采集激光照射下的多个相应二次谐波数据,并进行数据预处理后,提取相应的谐波峰值,然后将不同氧气浓度样本的谐波峰值减去0%氧气浓度样本的谐波峰值,作为标准数据库中各不同氧气浓度样本的特征峰值数据,再取每种氧气浓度下多个玻璃瓶样本,重复前述采集二次谐波数据进行处理后得到特征峰值数据的步骤,将得到的同一氧气浓度下的特征峰值算术平均,最后将算术平均后的特征峰值与相应浓度值进行最小二乘线性拟合,作为氧气浓度反演模型;步骤2,采集检测区域和已知氧气浓度为0%玻璃瓶的二次谐波数据;步骤3,分别对步骤2中得到的二次谐波进行数据预处理后,提取检测区域的谐波特征峰值P和已知氧气浓度为0%玻璃瓶的谐波特征峰值P0,将两者相减得到P-P0,作为实时扣背景后的特征峰值;步骤4,将步骤1中氧气浓度为0%玻璃瓶的特征峰值P0'除以当前的特征峰值P0,获得乘法校正因子k=P0'/P0;步骤5,将步骤4中的乘法校正因子k和步骤2中的差值相乘,得到实时扣背景及非线性校正后的实际待测样本峰值PP;步骤6,将步骤5中得到的数据PP代入氧气浓度反演模型中,实现浓度预测。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中,在计算实时扣背景后的特征峰值之前,还包括将P与预设的阈值相比较,以确定检测区域是否存在待测的玻璃瓶的步骤,当P大于阈值时,则判断检测区域不存在待测的玻璃瓶,并重复步骤2,否则继续执行后续步骤。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,预设的阈值,是分别采集检测区域大气的氧气二次谐波数据和氧气浓度为21%玻璃瓶的氧气二次谐波数据,并将这两个数据分别进行数据预处...
【专利技术属性】
技术研发人员:阳春华,朱高峰,桂卫华,贺建军,朱红求,李新华,朱剑平,
申请(专利权)人:中南大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
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