一种微量元素光谱检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种微量元素光谱检测方法，包括如下步骤：调制强度随时间变化的激发光源，并使用激发光源照射微量元素样品，激发周期性特征光，其中，所述周期性特征光，在时域空间上的强度随时间呈周期分布；光探测器采集光信号，转换为数字信号，将所述数字信号，从时域空间变换至频率域空间，判断对应于时域空间下的频率处，是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号，若存在，则强度明显高于其他频率处强度的信号，即为微量元素样品激发的周期性特征光信号。本发明专利技术有效的解决了光谱法微量元素检测过程中微弱的检测信号完全淹没于背景噪声的问题，避免了微弱信号难以检测造成对微量元素检测的误判。还提供了一种微量元素检测装置。

A method and device for the spectral determination of trace elements

【技术实现步骤摘要】
一种微量元素光谱检测方法及装置
本专利技术涉及检测
，特别涉及一种微量元素光谱检测方法及装置。
技术介绍
微量元素检测是指通过仪器检查微量元素的多少，用于微量元素检测的方法有:同位素稀释质谱法、分子光谱法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、X射线荧光光谱分析法、中子活化分析法、生化法、电化学分析法等。在临床医学上广泛应用的方法主要为生化法、电化学分析法、原子吸收光谱法这几种，生化法和电化学分析法(也叫电位溶出法)结果准确性差。激发光谱法检测元素采用稳定的激发光照明样品，检测待测元素特征谱强度用于判断待检测元素存在与否。微量元素检测的难点在于检测系统信噪比的提升，在噪声信号中提取微弱的检测信号的方法有噪声的抑制、消减，检测信号的增强等方法。当元素含量较低时，其特征谱强度较低，当特征谱信号淹没在检测系统噪声中时难以检测出元素的存在，从而造成误判。因此为了解决现有技术中的技术问题，需要有效从系统噪声中判断微弱信号，提供了对微量元素检测的一种元素光谱检测方法及微量元素检测装置系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术的一个方面在于提供一种微量元素光谱检测方法，所述检测方法包括如下方法步骤：调制强度随时间变化的激发光源，并使用所述激发光源照射微量元素样品，激发周期性特征光，其中，所述周期性特征光，在时域空间上的强度随时间呈周期分布；光探测器采集光信号，转换为电信号，并经过模数转换器转换为数字信号，输入与至信号处理模块，将所述数字信号，从时域空间变换至频率域空间，判断对应于时域空间下的频率处，是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号，若存在，则强度明显高于其他频率处强度的信号，即为微量元素样品激发的周期性特征光信号。在一些较佳的实施例中，强度随时间变化的激发光源通过如下方法调制：将激光器产生的激光分成两束，分别进入长度相同的第一光纤和第二光纤；对第二光纤的上的光程进行调整后，将第一光纤和第二光纤的两束光合束，合束后两束光的干涉光斑作为所述激发光源。在一些较佳的实施例中，通过精确温度控制对所述二光纤的上的光程进行调整。在一些较佳的实施例中，光探测器采集光信号转换为电信号，经运算放大器对信号放大后，转换数字信号。本专利技术的另一个方面在于提供一种微量元素检测装置，所述检测装置包括：激发光源调制装置，用于调制强度随时间变化的激发光源；光探测器，用于采集光信号，并将光信号转换为电信号；信号处理装置，包括数模转换器，用于接收电信号并转换为数字信号，以及信号处理模块，用于将所述数字信号，从时域空间变换至频率域空间，判断对应于时域空间下的频率处，是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号。在一些较佳的实施例中，所述激发光源调制装置包括：激光器，与激光器通过光纤连接的分束器，所述分束器将激光器发射产生的激光分成第一束光和第二束光；第一光纤和第二光纤，第一束光进入第一光纤，第二束光进入第二光纤；第二光纤上安装光程调整装置，用于对第二光纤上的第二束光的光程进行调整；合束器，用于将第一光束和第二光束合束，合束后两束光的干涉光斑作为所述激发光源。在一些较佳的实施例中，光程调整装置为精确温度控制装置，通过精确温度控制对所述二光纤的上第二束光的光程进行调整。在一些较佳的实施例中，所述装置还包括运算放大器，光探测器采集光信号转换为电信号，经运算放大器对信号放大后，转换数字信号。本专利技术提供的一种元素光谱检测方法及装置，将待检测微弱光信号加载在时域周期性载波信号上，通过周期性载波信号在频率域的稀疏性判断微弱信号，有效的解决了光谱法微量元素检测过程中微弱的检测信号完全淹没于背景噪声的问题，避免了微弱信号难以检测造成对微量元素检测的误判。本专利技术提供的一种元素检测方法以及微量元素检测装置，采用强度随时间周期性变化的光源做为载波，将待检测微弱信号加载到载波信号上，解决了强度随时间周期性变化的激发光源制备问题。本专利技术提供的一种元素检测方法以及微量元素检测装置，将第一光束和第二光束合束，合束后两束光的干涉光斑作为激发光源，照射样品，解决了周期性特征光在系统噪声淹没的情况下的加载到载波信号上的问题。本专利技术提供的一种元素检测方法以及微量元素检测装置，将信号从时域空间变换至频率域空间，根据对应于时域空间下的频率处是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号，将激发微量元素产生的微弱信号与噪声分开，解决了微弱信号提取问题。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1是本专利技术微量元素检测装置的结构框图。图2是本专利技术微量元素光谱检测方法的流程框图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。下面结合具体的实施例对本专利技术的内容作出详细的阐述，为了解决现有技术中检测系统信噪比的提升难度的技术问题，本专利技术另辟蹊径，从激发光的角度出发调制周期性激光光源，将激发微量元素产生的微弱的周期性特征光加载的周期载波信号上，通过数字信号的转换至频率域，根据频率域稀疏性提取微弱信号，从而对微量元素判断。根据本专利技术的实施例，如图1所示本专利技术微量元素光谱检测装置的结构框图，一种微量元素光谱检测装置包括：激发光源调制装置100，用于调制强度随时间变化的激发光源和信号处理装置200。激发光调制装置100为光信号处理装置，用于调整生成强度随时间变化的激发光源。根据本专利技术的实施例，激发光源调制装置100包括：激光器101，与激光器101通过光纤连接的分束器102。激光器101产生激光进入分束器102，分束102将激光器101发射产生的激光分成第一束光和第二束光。第一光纤103和第二光纤104，分束102将激光器101发射产生的激光分成第一束光和第二束光分别进入第一光纤103和第二光纤104，具体地，第一束光进入第一光纤103，第二束光进入第二光纤104。在第二光纤104上安装光程调整装置105，用于对第二光纤104上的第二束光的光程进行调整。根据本专利技术的优选实施例，光程调整装置105为精确温度控制装置，通过精确温度控制对第二光纤104的上第二束光的光程进行调整。合束器106，用于将第一光束和第二光束合束，合束后两束光的干涉光斑作为激发光源。根据本专利技术的实施例，第一光纤103上的第一束光直接进入合束器106，第二光纤104上的第二束光经过光程调整后进入合束器106，合束后两束光形成干涉光斑，作为激发光源。经过激发光调制装置100对光信号处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微量光谱元素检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下方法步骤：/n调制强度随时间变化的激发光源，并使用所述激发光源照射微量元素样品，激发周期性特征光，其中，所述周期性特征光，在时域空间上的强度随时间呈周期分布；/n光探测器采集光信号，转换为电信号，并经过模数转换器转换为数字信号，输入与至信号处理模块，/n将所述数字信号，从时域空间变换至频率域空间，判断对应于时域空间下的频率处，是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号，/n若存在，则强度明显高于其他频率处强度的信号，即为微量元素样品激发的周期性特征光信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种微量光谱元素检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下方法步骤：
调制强度随时间变化的激发光源，并使用所述激发光源照射微量元素样品，激发周期性特征光，其中，所述周期性特征光，在时域空间上的强度随时间呈周期分布；
光探测器采集光信号，转换为电信号，并经过模数转换器转换为数字信号，输入与至信号处理模块，
将所述数字信号，从时域空间变换至频率域空间，判断对应于时域空间下的频率处，是否存在强度明显高于其他频率处强度的信号，
若存在，则强度明显高于其他频率处强度的信号，即为微量元素样品激发的周期性特征光信号。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，强度随时间变化的激发光源通过如下方法调制：
将激光器产生的激光分成两束，分别进入长度相同的第一光纤和第二光纤；
对第二光纤的上的光程进行调整后，将第一光纤和第二光纤的两束光合束，合束后两束光的干涉光斑作为所述激发光源。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过精确温度控制对所述二光纤的上的光程进行调整。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，光探测器采集光信号转换为电信号，经运算放大器对信号放大后，转换数字信号。


5.一种微量元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春宇，张罗莎，吕航，
申请(专利权)人：中国人民公安大学，
类型：发明
国别省市：北京;11