本发明专利技术公开了一种近红外光谱分析方法，包括以下步骤：ａ、确定工作环境温度范围；ｂ、在所述工作环境温度范围内选择出至少二个温度作为建模温度；确定拟使用的温度的选择准则；ｃ、建立与建模温度对应的模型并存储；ｄ、测得工作环境温度Ｔ，判断所述温度Ｔ是否处于建模温度；若判断结果为是，温度Ｔ对应的模型即为拟使用的模型；若判断结果为否，根据选择准则选择拟使用的模型；并将被测样品温度调整到拟使用的温度处；ｅ、测得被测样品的吸收光谱，利用所述拟使用的模型去分析测得的吸收光谱，从而得到被测样品的参数。本发明专利技术还公开了一种用于实现上述方法的近红外光谱分析装置。本发明专利技术具有能耗低、耗时短等优点，可广泛应用在近红外光谱分析中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光谱分析，更具体地说，涉及一种利用近红外光谱分析样品的 方法及装置。
技术介绍
近红外光谱分析技术，如透射光谱分析技术，被广泛应用于各类液体的实 验室和现场分析中，用于过程监控和质量控制。分析的基本原理是，光源发出 的测量光穿过液体样品后被测探测模块接收，利用事先建立好的模型去分析接 收到的光谱，从而预测出被测样品的信息。被测样品温度的变化会改变样品分子间的作用力，如水分子中O-H的振动 和转动会随温度发生变化，从而改变近红外光谱吸收带的形状或引起谱线漂移。 由温度引起的吸收光谱的漂移和谱带的展宽属于非线性变化，这些非线性变化 会使近红外数学模型变得复杂，因为通常是用线性方法建立模型的。目前解决温度影响的方法有1、 在建立模型时把温度变化考虑进去，即建模样品的温度范围要包括通常 分析条件下可以预期到的全部温度范围(工作量会非常大)，这样建立的数学模 型中对温度变化敏感的波长权重降低，提高模型对温度变化的适应性，但降低 了模型的预测准确性。图1示意了汽油样品的吸光度谱图，由该图可见，由于 温度的变化，汽油在某些波段的光谱会随着温度的变化而变化。图2示意了汽 油样品吸光度的一阶导数光谱，由该图可见，吸光度谱通过导数处理后，由温 度变化引起的细微差异变得更加明显。2、 为了避免温度对模型的影响，建立在一特定温度下的模型，并存储在近 红外光谱分析系统中。在测量当中，无论被测样品的温度怎么变化，分析系统 内的温控模块都将被测样品的温度维持在所述特定温度处，从而利用存储的模型去分析接收到的光谱信号，从而得到被测样品的信息。一种做法是选择工作环境的最高温度作为特定温度，当工作环境温度小于 最高温度时， 一律将被测样品的温度加热到所述最高温度。该方法具有一些不 足并没有考虑工作环境温度的变化，倘若工作环境温度与所述最高温度差别较大时，如工作环境温度为l(TC，而最高温度为50"C，此时耗能较高，加热时 间长，不适用于便携式分析仪器。另一种做法是以工作环境温度范围内最常见的温度作为特定温度，并保证 被测样品处于特定温度下。为了保证温度不变，上述近红外光谱分析技术一般使用半导体热电制冷器 (TEC)，通过控制其工作电流来稳定被测样品的温度。它能以0.001摄氏度的 精度将被测样品加热或冷却，其温控范围可达6(TC。半导体热电制冷器是利用珀耳帖(Peltier)于1834年所观察到的，将电流以不 同方向通过双金属片所构成的结时能对与其相接触的物体制冷或加热的所谓珀 耳帖效应而实现的。现在的半导体热电制冷器是利用两块重掺不同类型杂质的 半导体使之在电学上串联、热学上并联所构成的热电偶。需要对被测样品降温 时，其冷端从被测样品吸收热并将热排放到周围环境中；需要对被测样品加热 时，TEC从周围环境吸收热并将热传递到被测样品。 从热负载抽运热量的速率取决于TEC模块所含热电偶的数量、通过电流的大 小、模块的平均温度以及其两端的温差。从热端所散出的总功率可表示为上式中，a;为从热电制冷器冷端抽运的热功率；/^和r分别为加于热电制冷器上的电流和压降；￡为热电制冷器的性能系数。图3给出了一种典型热电制冷器的抽运热功率a;和性能系数五、驱动电流/^的关系。由图可见，若需在冷和热端产生40'C的温差，需要在热电制冷器上 加3A的电流才能从热负载上抽运5 W的热功率。在工作点所对应的性能系数 只有35%，由上式可知，总热耗散功率为19W，可见，实现5w的制冷功率需要额外消耗电路能量14 W。尽管采用半导体热电制冷器能够较精确地控制被测样品的温度，但该方案 也具有以下不足1、 在近红外光谱分析过程中，当被测样品的温度和特定温度的差别较大时，如被测样品温度是5(TC，而分析系统在出厂前特定温度设为2(TC，被测样品需 要制冷，将被测样品的温度从50-C制冷到2(TC，此时TEC的工作电流和功耗都 较大，这在便携或其他对功耗有要求的应用场合是难以接受的，限制了近红外 光谱分析系统的应用领域。2、 当被测样品的温度和特定温度的差别较大时，温度调整(将被测样品的 温度调整到特定温度)耗时长，而且相对于加热来说，制冷的速度更低，耗费 时间更长，不适于快速测量。
技术实现思路
为了解决现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种低功耗、耗时短的近 红外光谱分析方法，以及一种低功耗、测量耗时短、易于实现便携功能的近红 外光谱分析装置。本专利技术的目的是通过下述技术方案得以实现的 一种近红外光谱分析方法，包括以下步骤a、 确定工作环境温度范围；b、 在所述工作环境温度范围内选择出至少二个温度作为建模温度；确定拟使用的温度的选择准则根据测得的工作环境温度，在建模温度中选 择一个温度作为拟使用的温度；c、 建立与建模温度对应的模型并存储；d、 测得工作环境温度r，并根据所述选择准则选择拟使用的温度，该温度 对应的模型为拟使用的模型；判断所述温度r是否处于拟使用的温度；若判断结果为是，进入下一步骤；若判断结果为否，将被测样品温度调整到拟使用的温度处；e、测得被测样品的吸收光谱，利用所述拟使用的模型去分析测得的吸收光 谱，从而得到被测样品的参数。上述步骤d还可以替换为测得工作环境温度r ，判断所述温度r是否处于建模温度； 若判断结果为是，温度r对应的模型即为拟使用的模型；若判断结果为否，根据选择准则选择拟使用的温度，该温度对应的模型即为拟使用的模型；并将被测样品温度调整到拟使用的温度处。 在分析过程中，重复所述步骤d、 e。 作为优选，所述选择准则为将所述工作环境温度范围划分为至少两个工作温度区间，每一工作温度区 间对应一个建模温度；确定测得的工作环境温度所在的工作温度区间，该工作温度区间对应的建 模温度即是拟使用的温度。作为优选，被测样品温度的调整方式仅为加热，所述选择准则是选择与测得的工作环境温度相邻的高温侧的建模温度作为拟使用的温度。进一步，被测样品温度的调整方式为加热方式和制冷方式并存，可加热 也可制冷被测样品。作为优选，所述选择准则为当测得温度r的两侧都存在建模温度时，如果温度r处在两相邻建模温度之间的能耗相等温度的低温侧时，低温侧的建模温度为拟使用的温度，并将被测样品制冷到该温度处；如果温度r处在两相邻建模温度之间的能耗相等温度的高温侧时，高温侧的建模温度为拟使用的温度，并将被测样品加热到该温度处； 当温度r处于所述能耗相等温度时，任选上述两种方式；当只有测得温度r的单侧存在建模温度时，与测得温度r相邻的建模温度作 为拟使用的温度，通过加热或制冷将被测样品温度调整到该温度处。所述能耗相等温度是把被测样品制冷到该温度相邻的低温侧的建模温度和 加热到相邻的高温侧的建模温度时所耗费能量相同时的温度。作为优选，所述选择准则为当测得温度r的两侧都存在建模温度时，如果温度r处在两相邻建模温度之 间的时耗相等温度的低温侧时，低温侧的建模温度为拟使用的温度，并将被测 样品制冷到该温度处；如果温度r处在两相邻建模温度之间的时耗相等温度的高 温侧时，高温侧的建模温度为拟使用的温度，并将被测样品加热到该温度处； 当温度r处于所述时耗相等温度时，任选上述两种方式；当只有测得温度r的单侧存在建模温度时，与温度r相邻的建模温度作为拟 使用的温度，通过加热或制冷将被测样品温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种近红外光谱分析方法，包括以下步骤： ａ、确定工作环境温度范围； ｂ、在所述工作环境温度范围内选择出至少二个温度作为建模温度； 确定拟使用的温度的选择准则：根据测得的工作环境温度，在建模温度中选择一个温度作为拟使用的温度； ｃ、建立与建模温度对应的模型并存储； ｄ、测得工作环境温度Ｔ，根据所述选择准则选择拟使用的温度，该温度对应的模型为拟使用的模型； 判断所述温度Ｔ是否处于拟使用的温度； 若判断结果为是，进入下一步骤； 若判断结果为否，将被测样品温度调整到拟使用的温度处； ｅ、测得被测样品的吸收光谱，利用所述拟使用的模型去分析测得的吸收光谱，从而得到被测样品的参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王健，叶华俊，冯红年，陈英斌，
申请(专利权)人：聚光科技杭州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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