一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，首先获取同一检测环境下0％、合格浓度阈值a％、基准浓度辅助阈值X％下玻璃瓶的二次谐波峰值P0、Pa、PX，再计算P0、Pa之间及P0、PX之间差值的绝对值得到Da、Dx，以及将P0写入一个长度为M的队列；再对各个待检测玻璃瓶进行质量检测：采集玻璃瓶的二次谐波峰值PN并判定PN≤Pa是否成立，若成立，表示药瓶合格，反之药瓶不合格；若合格，再判定PN≤PX是否成立，若成立，将药瓶的二次谐波峰值写入队列，再求队列均值得到PL，及进行更新Pa＝PL+Da，PX＝PL+Da，更新后用于对下个药瓶的检测，本发明专利技术实时剔除了环境因素的干扰提升检测可靠性。

A Method for Detecting Gas Concentration in Glass Bottle with Dynamic Threshold Adjustment

【技术实现步骤摘要】
一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法
本专利技术属于气体检测
，具体涉及一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，通过基于阈值动态自适应的气体浓度探测来鉴别玻璃瓶是否合格。
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气浓度检测上，如美国的LIGHTHOUSE公司，意大利的贝威蒂公司等。然而，因玻璃瓶壁所致光学噪声、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，WMS技术析取的二次谐波信号存在背景波动，从而影响浓度测量的精度和稳定性。因此，消除背景波动的影响是提高浓度测量以及玻璃药瓶合格检测的核心内容。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等人通过改进光路气室结构进行非线性处理以减少基线的影响，但上述方法都只适合于有气体吸收池的系统中；LIGHTHOUSE、贝威蒂等公司公开的技术方法需要在药品生产线上间隔地增加标准瓶，以侦测生产线上背景噪声从而实现噪声扣除，然而，额外布置的标准瓶降低了生产线产能，且事先获取的背景噪声和当前被测药瓶的背景噪声因时差而存在差异。因此，有必要研究一种无需标准瓶、阈值自适应的玻璃药瓶内气体浓度检测方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，其通过阈值动态自适应调节进行气体浓度探测来鉴别玻璃瓶是否合格，是运算更简单、实时性强的可有效降低或消除背景干扰的玻璃瓶合格检测手段，该方法无需在生产线上增加标准瓶，且不局限于气体吸收池的系统，即在开放环境下也可以实现高精度检测。本专利技术提供的一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，包括如下步骤：S1：获取玻璃瓶内目标气体的合格浓度阈值a％以及基准浓度辅助阈值X％，并在当前环境下利用波长调制光谱检测方法分别获取0％、a％、X％浓度下的玻璃瓶的二次谐波峰值P0、Pa、PX，其中，0％＜X％＜a％；S2：计算二次谐波峰值P0、Pa之间差值的绝对值得到Da以及二次谐波峰值P0、PX之间差值的绝对值得到Dx；S3：基于步骤S2中差值Da以及Dx对待检测玻璃瓶进行质量检测，过程如下：S31：采集待检测玻璃瓶的二次谐波峰值，并判断是否小于或等于合格浓度阈值a％下的二次谐波峰值Pa，若是，所述待检测玻璃瓶为合格药瓶并执行步骤S32，否则，为不合格玻璃瓶，再检测下一待检测玻璃瓶；S32：判断所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值是否小于或等于基准浓度辅助阈值X％下的二次谐波峰值PX，若是，将所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值按序加入队列L中；所述队列L的长度为M，初始队列L中第一个元素等于二次谐波峰值P0且其他元素为空值，当队列已满后，添加新元素时按序丢弃旧元素；S33：计算当前队列L内元素的均值PL，并用均值PL与差值Da的和更新合格浓度阈值a％下的二次谐波峰值Pa，用均值PL与差值Dx的和更新基准浓度辅助阈值X％下的二次谐波峰值PX，其中，利用更新后的数据按照步骤S31-步骤S33检测下一待检测玻璃瓶。本专利技术基于实际生产线上大多数玻璃瓶是合格并且玻璃瓶目标气体浓度为0％的这一先验条件，在当前生产环境下，通过邻近时间内实时筛选出的满足基准浓度辅助阈值X％的二次谐波峰值范围的二次谐波峰值做平均，得到一个动态的基准浓度的二次谐波峰值PL，用其从而替代传统在线检测产线中0％标准样瓶的作用，由于二次谐波峰值PL是利用邻近时间数据得到，其隐含了当前的背景干扰因素，因此再利用基准浓度值的二次谐波峰值PL动态更新合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa以及基准浓度辅助阈值X％的二次谐波峰值PX，最后利用更新合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa来鉴别当前玻璃瓶的合格与否，更新合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa中隐含的当前背景干扰因素与当前玻璃瓶的二次谐波峰值中存在的背景干扰相抵消，进而有效地消除当前玻璃瓶对应的二次谐波峰值存在的背景干扰，实时降低或剔除环境因素的干扰提升了玻璃瓶检测准确率。应当理解，本公开的获取的P0、Pa、PX以及后续检测玻璃药瓶时，优选是在同一检测环境中进行，只是同一检测检测环境下不同时间也会存在一些环境干扰的差异，本专利技术正是利用邻近时间的数据来消除背景干扰，这也是基于邻近时间内背景干扰的差异很小。进一步优选，所述合格浓度阈值a％为5％，基准浓度辅助阈值X％为1％。进一步优选，队列L的长度M是根据生产线上待测玻璃瓶的移动速度来确定，速度越快，长度M越大。进一步优选，移动速度为200-600瓶/分钟时，长度M的取值范围为[15,35]。进一步优选，更新队列L中的元素时，依据先进先出的规则丢弃旧元素。最先入队的元素排在队首，之后入队的元素依次向后排列；队列应该满足先进先出的规则，即当队列排满后，如果还有元素需要入队，则此时队首元素自动溢出。其中，目标气体为氧气，玻璃瓶为玻璃药瓶。有益效果1、本专利技术设定一个固定M长度的队列L，队列L中的元素是根据实时筛选出的满足基准浓度辅助阈值X％的二次谐波峰值范围的二次谐波峰值动态更新的，因此，针对当前时刻，由于背景干扰在较短时间内的变化较小，求取队列L中元素平均值得到动态的基准浓度的二次谐波峰值是隐含了当前背景干扰因素。同时，本专利技术基于任意背景下，由于差值Da及Dx是扣除了实时环境的变化和空气的影响，因此，利用差值Da、Dx以及基准浓度的二次谐波峰值PL动态更新的合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa以及基准浓度辅助阈值X％的二次谐波峰值PX是隐含了当前背景干扰因素，进而在利用动态更新合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa来鉴别当前玻璃瓶的合格与否时，其可以与当前玻璃瓶的二次谐波峰值中存在的背景干扰相抵消，进而有效地消除当前玻璃瓶对应的二次谐波峰值存在的背景干扰，实时降低或剔除环境因素的干扰进而提升了玻璃瓶检测准确率。2、本专利技术提供的检测方法运算简单，实时性强，是利用实时数据进行动态更新，准确且实时剔除了环境波动带来的误差，且该方法不需要气体吸收池系统，在开放隔目标气体环境也可以实时反映环境的变化，更满足实际产业线需求。3、本专利技术也通过实验验证了本专利技术检测方法的可靠性。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例1与现有算法的数据对比图；图3是本专利技术现有算法的数据示意图；图4是本专利技术实施例2的数据示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术提供的一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法是用于玻璃瓶目标气体浓度探测，其中，玻璃瓶内目标气体浓度超过设定的标准时视为不合格的玻璃瓶，其具体利用二次谐波峰值作为比较特征来鉴别玻璃瓶的是否合格。本专利技术主要是用于目标气体为氧气的玻璃药瓶检测。本公开的检测过程中，利用通过邻近时间内实时筛选出的满足基准浓度辅助阈值X％的二次谐波峰值范围的二次谐波峰值做平均，得到一个动态的基准浓度的二次谐波峰值PL，其与当前环境相关联，进而将其替代传统在线检测产线中0％标准样瓶的作用；同时利用基准浓度值的二次谐波峰值PL动态更新合格浓度阈值a％的二次谐波峰值Pa以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取玻璃瓶内目标气体的合格浓度阈值a％以及基准浓度辅助阈值X％，并在当前环境下利用波长调制光谱检测方法分别获取0％、a％、X％浓度下的玻璃瓶的二次谐波峰值P0、Pa、PX，其中，0％＜X％＜a％；S2：计算二次谐波峰值P0、Pa之间差值的绝对值得到Da以及二次谐波峰值P0、PX之间差值的绝对值得到Dx；S3：基于步骤S2中差值Da以及Dx对待检测玻璃瓶进行质量检测，过程如下：S31：采集待检测玻璃瓶的二次谐波峰值，并判断是否小于或等于合格浓度阈值a％下的二次谐波峰值Pa，若是，所述待检测玻璃瓶为合格药瓶并执行步骤S32，否则，为不合格玻璃瓶，再检测下一待检测玻璃瓶；S32：判断所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值是否小于或等于基准浓度辅助阈值X％下的二次谐波峰值PX，若是，将所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值按序加入队列L中；所述队列L的长度为M，初始队列L中第一个元素等于二次谐波峰值P0且其他元素为空值，添加新元素时按序丢弃旧元素；S33：计算当前队列L内元素的均值PL，并用均值PL与差值Da的和更新合格浓度阈值a％下的二次谐波峰值Pa，用均值PL与差值Dx的和更新基准浓度辅助阈值X％下的二次谐波峰值PX，其中，利用更新后的数据按照步骤S31‑步骤S33检测下一待检测玻璃瓶。...

【技术特征摘要】
1.一种阈值动态调节的玻璃瓶内气体浓度检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：获取玻璃瓶内目标气体的合格浓度阈值a％以及基准浓度辅助阈值X％，并在当前环境下利用波长调制光谱检测方法分别获取0％、a％、X％浓度下的玻璃瓶的二次谐波峰值P0、Pa、PX，其中，0％＜X％＜a％；S2：计算二次谐波峰值P0、Pa之间差值的绝对值得到Da以及二次谐波峰值P0、PX之间差值的绝对值得到Dx；S3：基于步骤S2中差值Da以及Dx对待检测玻璃瓶进行质量检测，过程如下：S31：采集待检测玻璃瓶的二次谐波峰值，并判断是否小于或等于合格浓度阈值a％下的二次谐波峰值Pa，若是，所述待检测玻璃瓶为合格药瓶并执行步骤S32，否则，为不合格玻璃瓶，再检测下一待检测玻璃瓶；S32：判断所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值是否小于或等于基准浓度辅助阈值X％下的二次谐波峰值PX，若是，将所述待检测玻璃瓶的二次谐波峰值按序加入队列L中；所述队列L的长度为M，初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗旗舞，朱明杨，阳春华，刘紫怀，桂卫华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43