用于配置光谱测定装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于借助于参考光谱测定装置来配置目标光谱测定装置的方法(1)，每个光谱仪包括光源和检测器，所述检测器适于检测由所述源发出并由对象反射或透射的光辐射，由此生成光谱测量结果，所述光谱测量结果包括针对每个对象的一系列n个光谱和针对每个系列的光谱所测量的平均光谱，所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于配置光谱测定装置的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于借助于参考光谱测定装置来配置目标光谱测定装置的方法。本专利技术还涉及一种根据该方法配置的光谱测定装置。
[0002]本专利技术的领域非限制性地是光谱测定方法的领域。

技术介绍

[0003]光谱测定法是识别、定量和表征物质、化合物或分子的必要工具。它用于许多科学领域中，诸如物理学、有机化学、制药领域或医学。光谱测定法在工业领域中也是非常重要的，例如用于生产质量控制、检查混合物、在线清洁或机械化中心中的监测。
[0004]其主要优点之一是非常快速的检测时间。
[0005]光谱测定装置的响应由电信号组成，所述电信号与朝向待分析的样品或对象发射并被该待分析的样品或对象吸收或反射的光束的吸收或反射的幅度成比例。待分析的样品的性质可以包括例如任何化学元素(糖、脂质、污染物等)的浓度、小麦基质中或小麦中蛋白质的湿度水平、碳水化合物、糖等的质地或温度。为了将该电信号与样品的性质相关联，必须在测量的信号与样品的性质之间建立关系。这些校准关系被直接存储在光谱测定装置中或者与光谱仪直接或间接连接的模块中。这样的数据库通常包括预期由光谱仪来分析的各种各样类型的样品的关系。
[0006]为了能够进行光谱测定装置的校准，光谱测定装置必须预先在各种各样的样品上进行光谱测定测量。所有样品可以包括例如各种面粉、纺织品、液体等。这些样品是可清楚识别的并且可以被储存。
[0007]存在用于将校准数据从参考测量装置传送到另一测量装置的技术，例如使用模拟来减少或消除参考装置的具体特性。然而，为此目的，有必要利用两个装置对校准样品进行测量。然后可以将针对参考装置而开发的校准模型应用于第二装置。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是改进现有技术。
[0009]本专利技术的一个目的是提出一种用于借助于参考光谱测定装置来配置目标光谱测定装置的方法，使得可以仅选择参考样品的子集来实施目标光谱仪的配置，即，不需要使被参考装置测量的所有样品也都被目标装置测量。
[0010]这些目的中的至少一个利用一种用于借助于参考光谱测定装置来配置目标光谱测定装置的方法来实现，每个光谱测定装置都包括光谱仪，每个光谱仪都包括光源和检测器，所述检测器适于检测由所述源发出并由对象反射或透射的光辐射，从而生成光谱测量结果，所述光谱测量结果包括针对每个对象的一系列n个光谱和针对每个光谱系列而测量的平均光谱，所述方法包括以下步骤：
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通过参考光谱仪获取参考样品集合的参考光谱测量结果，并将所述光谱测量结果存储在参考数据库中；
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通过目标光谱仪获取所述参考样品的子集的目标光谱测量结果，并将所述光谱测量结果存储在目标数据库中；
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从参考光谱测量结果和目标光谱测量结果确定每个参考样品的平均光谱，其包括确定目标光谱仪的光学传递函数并将光学传递函数应用于由参考光谱仪测量的每个平均光谱的步骤；
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针对每个平均光谱确定一系列n个光谱；以及
‑
将针对每个参考样品的平均光谱和所述一系列n个光谱存储在目标数据库中。
[0011]所述确定步骤借助于计算模块来实施。
[0012]根据本专利技术的方法使得可以省去在能够继续进行目标光谱仪的配置之前利用所述目标光谱仪来测量参考组的所有样品的需要。借助于根据本专利技术的方法，包含所有样品的所有光谱测量结果的光谱数据库可以被记录以用于使目标光谱仪的配置从少量测量开始并使用由参考光谱仪进行的测量。有利地，所述方法可以应用于任何类型的目标光谱仪。
[0013]参考光谱仪(也被称为主光谱仪)可以例如是实验室光谱仪或用作参考光谱仪的任何其他类型的光谱仪。
[0014]目标光谱仪(也被称为从属光谱仪)可以是与参考光谱仪相同类型的光谱仪。通常，目标光谱仪对应于参考光谱仪的产品版本。
[0015]目标光谱仪也可以是具有与参考装置的技术特性不同的技术特性的装置。这两个光谱仪可以特别地通过它们的测量方法(反射率、透射率或透反射率(transflection))、通过它们的光谱范围、它们的分辨率、灵敏度或动态范围来彼此区分。第二光谱仪可以例如是小型化光谱仪。
[0016]参考光谱仪优选地是其技术规格优于目标光谱仪的技术规格的装置。
[0017]这两个光谱仪优选地在光谱的可见和/或红外范围(在近似400nm与2500nm之间)内是敏感的。
[0018]一般而言，光谱仪的光学传递函数对应于其脉冲响应，即光谱仪在给定波长的响应。
[0019]根据一个示例，通过计算光学传递函数与每个平均光谱之间的卷积(convolution product)，将光学传递函数应用于参考光谱仪的每个平均光谱。
[0020]根据一个实施例，所述方法还可以包括以下步骤：针对参考样品的子集中的每个样品，使所确定的平均光谱与由目标光谱仪测量的平均光谱之间的差最小化。
[0021]根据一个实施例，光学传递函数由目标光谱仪的至少一个技术特性来确定。该技术特性选自灵敏度、光谱范围或分辨率。优选地，目标光谱仪的这三个技术特性被用于确定光学传递函数。
[0022]目标光谱仪的这些技术特性可以由制造商供应。当这些技术特性不被供应时，它们可以被估计或测量。
[0023]根据一个实施例，确定一系列n个光谱的步骤包括以下步骤：
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从由目标光谱仪测量的光谱来估计协方差矩阵(covariance matrix)；以及
‑
从每个参考样品的协方差矩阵确定n个高斯向量。
[0024]优选地，从由目标光谱仪测量的光谱和与这些测量相关联的噪声来估计协方差矩
阵。
[0025]这是因为在考虑存在于所有物理测量中的高频噪声或测量噪声的情况下，对协方差矩阵的估计会更可靠。测量的光学信号的强度对噪声的依赖性可以被建模并被用于完善协方差矩阵的估计。
[0026]根据另一方面，本专利技术涉及一种光谱测定装置，所述光谱测定装置包括光谱仪，所述光谱仪包括光源、光辐射检测器和电子模块，所述光谱测定装置是根据基于本专利技术的方法来配置的。
[0027]目标光谱数据库可以特别地被记录在形成光谱仪的一部分或与光谱仪连接的电子模块中。该电子模块可以例如包括光谱仪的内部存储器或嵌入式平台，诸如微计算机、智能电话和/或远程服务器。电子模块可以直接或间接地连接到光谱仪，例如经由云或任何其他通信装置。
[0028]以类似的方式，执行根据本专利技术的方法的确定和估计的步骤的计算模块可以形成光谱仪的一部分或连接到光谱仪。
[0029]这两个模块可以由单个模块或两个不同的模块组成。
[0030]根据优选实施例，该光谱仪可以是小型化光谱仪。在这种情况下，它可以包括适于进行远程测量的光纤探头。
附图说明
[0031]通过绝非限制性示例的详细描述和附图的检查，将出现其他优点和特征，其中：
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图1是根据本专利技术的实施例的光谱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于借助于参考光谱测定装置来配置目标光谱测定装置的方法(1)，每个光谱测定装置包括光谱仪，每个光谱仪包括光源和检测器，所述检测器适于检测由所述源发射并由对象反射或透射的光辐射，由此生成光谱测量结果，所述光谱测量结果包括针对每个对象的一系列n个光谱和针对每个系列的光谱而测量的平均光谱，所述方法包括以下步骤：
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通过所述参考光谱仪获取(10)参考样品集合的参考光谱测量结果，并将所述光谱测量结果存储在参考数据库中；
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通过所述目标光谱仪获取(12)所述参考样品的子集的目标光谱测量结果，并将所述光谱测量结果存储在目标数据库中；
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从所述参考和所述目标光谱测量结果确定(14)每个参考样品的平均光谱s
S
，包括用于确定所述目标光谱仪的光学传递函数的步骤、以及将所述光学传递函数应用于由所述参考光谱仪测量的每个平均光谱的步骤；
‑
针对每个平均光谱s
S
确定(16)一系列n个光谱s
i
(i＝1
…
n)；以及
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将每个参考样品的所述平均光谱和该系列n个光谱存储(18)在所述目标数据库中，其中，所述确定步骤(14、16)借助于计算模块来实施。2.根据权利要求1所述的方法(1)，其特征在于，所述方法(1)还包括以下步骤：针对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：格林特罗皮斯姆公司，
类型：发明
国别省市：