便携式光谱仪制造技术

本公开涉及一种便携光谱仪。所述便携光谱仪包括：近红外光谱采集组件，以预定采集频率从穿透被测试物品的光线中采集近红外光谱；仪器信息采集组件，实时采集光谱仪的自身运行信息；以及数据处理组件，针对所采集的近红外光谱信息以及运行信息进行处理，获取对应被测试物品的近红外特征光谱，其中所述数据处理组件包括：异常数据筛除单元，用于基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2‑3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。

【技术实现步骤摘要】
便携式光谱仪
本公开提供一种物品光谱的采集设备，尤其是涉及一种便携光谱仪。
技术介绍
随着生活物质的极大丰富，人们面对的商品也越来越多样化。如何前别商品的来源，除了看商品标牌和所附带的二维码等代码之外，比较难以得到直观的感受。任何物品都是由具体的物质构成，通常同一种商品，具有同样的构成成份，其产地和成本具有特有的光谱特征。近红外检测技术就是一种非常科学、准确、快捷的检测方法。近红外光谱法(NIRS)是近年来发展速度最快、受社会关注度最高的分析技术，该分析技术无需破坏样本、使用简便、检测速度快、稳定性高，是一种非常高效的检测技术。因此，如果人们能够通过向眼睛一样能够获得商品的特有的光谱特征来识别商品的信息，将会对人们非常方便。而现有的分析近红外信号的设备一般为一体式，其体积和重量均较大，不便于使用。随着智能手机的普及，为人们携带一种可以识别物品光谱的便携光谱仪提供了可能。
技术实现思路
本公开的目的在于满足人们的上述需求，提供一种便携光谱仪，其能够与现有的智能手机结合使用，成为一种能够小巧的手机附件。根据本公开的便携光谱仪，其包括：近红外光谱采集组件，以预定采集频率从穿透被测试物品的光线中采集近红外光谱；仪器信息采集组件，实时采集光谱仪的自身运行信息；以及数据处理组件，针对所采集的近红外光谱信息以及运行信息进行处理，获取对应被测试物品的近红外特征光谱，其中所述数据处理组件包括：异常数据筛除单元，用于基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2-3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。根据本公开的便携式光谱仪，其中所述数据处理组件还包括数据预处理单元，用于对所采集的数据进行归一化或中心化，获得所采集数据的主体部分。根据本公开的便携式光谱仪，其中所述近红外光谱采集组件集成有六个光干涉滤波器，每一个滤波器对应一个光通道，每一个光通道后面有一个光电接收器，光电接收器将接收到的光信号转换为电信号。根据本公开的便携式光谱仪，其还包括：MCU控制器和串口通信单元，所述MCU控制器经由所述串口通信单元接受来自主机的外部串口传入的配置命令和采集命令，以便基于配置命令为光谱仪配置波特率，以及基于采集命令启动光谱采集，并将所采集的数据按照配置好的波特率通过所述串口通信单元发送给主机。采用本公开的便携式光谱仪，利用智能手机的现有资源，通过有线或无线方式直接执行对便携光谱仪的控制，尤其是通过对便携光谱仪所采集的信号进行筛选，使得所采集的信息更为准确。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。图1所示的是根据本公开的实施例的便携光谱仪的原理示意图。图2所示的是根据本公开的便携光谱仪进行数据预处理的方法示意图。图3所示的是根据本公开的实施例的便携光谱仪的工作流程图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一光干涉滤波器也可以被称为第二光干涉滤波器，类似地，第二光干涉滤波器也可以被称为第一光干涉滤波器。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。为了使本领域技术人员更好地理解本公开，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细说明。图1所示的是根据本公开的实施例的便携光谱仪的原理示意图。根据本公开的便携光谱仪包括：近红外光谱采集组件110、仪器信息采集组件120以及数据处理组件130。近红外光谱采集组件110以预定采集频率从穿透被测试物品的光线中采集近红外光谱。仪器信息采集组件120实时采集光谱仪的自身运行信息；以及数据处理组件130针对所采集的近红外光谱信息以及运行信息进行处理，获取对应被测试物品的近红外特征光谱，其中所述数据处理组件130包括异常数据筛除单元131。异常数据筛除单元131用于基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2-3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。便携光谱仪的串口通信单元150与主机160进行通信，例如智能手机、平板电脑等。串口通信单元150采用的串口的数据格式为：规定传输的数据格式由起始位(startbit)、数据位(databit)、奇偶校验位(paritybit)和停止位(stopbit)组成。首先在两者之间建立串口连接，串口配置波特率参数、数据位、停止位以及奇偶校验位的参数。#打开串口，并得到串口对象ser＝serial.Serial(portx,bps,timeout＝timex)。在串口建立成功后，通过串口指令，配置光谱传感器的相关参数，具体包括：串口是否正常、积分时间、增益、温度、AT串口是否正常、ATTIME设定光谱传感器工作时的积分时间、ATGAIN设定光谱传感器工作时的积分增益、ATTEMP读取光谱传感器工作时的芯片温度。随后由主机向串口发送采集命令，以便MCU单元140指令近红外光谱采集组件110按照预定频率采集光谱数据，例如通过ATBURST＝10命令，指令近红外光谱采集组件110执行光谱数据采集10次。近红外光谱采集组件110集成有六个光干涉滤波器，每一个滤波器对应一个光通道，每一个光通道后面有一个光电接收器，光电接收器将接收到的光信号转换为电信号。近红外光谱区主要是由含氢基团的倍频和组频吸收峰组成，吸收强度弱灵敏度相对较低，吸收带较宽且重叠严重，得到的谱图包含各种噪音和干扰信号。因此近红外技术应用的一个重要条件：近红外数据预处理。为此，首先根据本次采集的工作信息进行设定，比如设置采集频率、启动采集等，随后通过批量导入导出功能导入所采集的近红外数据，然后针对所获得近红外数据，由异常数据筛除单元131对采集到的原始数据初步分析，排除掉明显不合理不正常的数据，在必要的情况下可以提示发出警报。换句话说，异常数据筛除单元131基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2-3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。光谱测量时不可避免地存在异常数据；其来源主要有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式光谱仪，包括：/n近红外光谱采集组件，以预定采集频率从穿透被测试物品的光线中采集近红外光谱；/n仪器信息采集组件，实时采集光谱仪的自身运行信息；以及/n数据处理组件，针对所采集的近红外光谱信息以及运行信息进行处理，获取对应被测试物品的近红外特征光谱，其中所述数据处理组件包括：异常数据筛除单元，用于基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2-3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式光谱仪，包括：
近红外光谱采集组件，以预定采集频率从穿透被测试物品的光线中采集近红外光谱；
仪器信息采集组件，实时采集光谱仪的自身运行信息；以及
数据处理组件，针对所采集的近红外光谱信息以及运行信息进行处理，获取对应被测试物品的近红外特征光谱，其中所述数据处理组件包括：异常数据筛除单元，用于基于所采集的数据的统计结果，将所采集的数据中的处于正态分布正负2-3倍标准差之外或超过四分位1.5倍数据确定为异常数据并筛除所确定的异常数据。


2.根据权利要求1所述的便携式光谱仪，其中所述数据处理组件还包括数据预处理单元，用于对所采集的数据进行归一化和中心化或者对所采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志琳，刘大鸿，郑斌，倪祥宇，
申请(专利权)人：北京领主科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11