基于智能终端的比率型光度分析装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于智能终端的比率型光度分析装置及方法，装置包括智能终端和光学辅助装置，所述光学辅助装置包括避光暗盒，避光暗盒内设置有连排双光度测量池，测量池背对检测器的外壁镀有或粘贴反射膜增强光信号，所述连排双光度测量池接收光源发出的光，样品溶液和参比溶液两个通道的光学图像信号依次经过滤光机构、聚光机构后被智能终端采集，测定其中的红、绿和蓝三原色的平均亮度，计算其亮度比，实现光度分析，可消除光源强度、环境温度、手机位置、相机拍摄参数变化所造成的影响，提高简易智能终端测定装置测定结果的准确度。

Ratio photometric analysis device based on intelligent terminal and its detection method

The invention discloses a device and method for analyzing ratio spectrophotometry based on intelligent terminal devices, including smart terminals and optical auxiliary device, the optical auxiliary device comprises a light cassette, avoiding even row double photometric light pool is arranged in a cassette, back wall of the measuring cell detector coated with a reflective film or paste enhanced the optical signal, the double row photometric measurement pool receive light from the light source, the sample solution and the reference solution of optical image signals of two channels through the filter mechanism, focusing mechanism by intelligent terminal acquisition, determination of the average brightness of red, green and blue colors, calculate the brightness ratio, achieve photometric analysis that can eliminate the influence of light intensity and environment temperature, mobile phone location, camera parameter changes caused by the improved device to measure the accuracy of the results of simple intelligent terminal.

【技术实现步骤摘要】
基于智能终端的比率型光度分析装置及其检测方法
本专利技术涉及一种基于智能终端的比率型光度分析装置及其检测方法。
技术介绍
光谱分析仪作为一种光分析仪器被广泛的应用于各种分析检测中，但是其价格较为昂贵，抬升了实际应用中的检测成本，而且这些设备大多体积庞大，对运行环境要求高，通常在专业检测机构和实验室使用，不利于户外采样及生产车间等非实验室环境的现场快速便携检测，因此研发一种结构简单，成本低廉，准确度较高，小型化便于携带，可用于现场快速检测的光度分析装置很有必要。近年来，智能终端例如智能手机技术发展迅速，智能终端的功能日趋强大，现在的智能终端已经配置高性能的中央处理器，高速网络传输系统，大容量的数据存储器，高清像素的摄像头以及各种内置的应用软件。这些配置使智能手机除了其最基本的通信功能外，更像一台掌上计算机。在分析检测领域，使用智能手机在信号采集、处理、传输、控制等方面的应用备受关注。目前基于智能终端的光学检测装置很多，例如孔继烈和鲍军波提出了《一种光度检测方法和系统》(中国专利，公开号为CN106198418A)，提出采用智能手机扫描待测样品和标准样品的标签，活动待测样品的标准样品的种类，显示对应的光度检测操作方法，用智能手机对经过处理后的待测样品和标准样品进行图像扫描，然后根据采集的头像换算成光谱波长和光强度，通过分析、计算和处理，显示检测结果，并生成检测报告。但以上述专利为代表的技术，其得到的检测结果与其它基于智能手机作为光学检测器的方法一样，都假定所用的光源足够稳定，而且使用过程中，手机装置的安装位置和拍摄参数能够保持完全一致，这在实际应用中很难实现。因为即使是实验室环境中的商品化光度计，也通常需要对仪器进行预热15～30分钟待稳定后才进行测定。而基于智能手机的光度测量装置，通常都使用简易的光源，如激光棒、高强度LED手电，或手机自带照明灯等，采用电池供电，以便于发挥便携的优势。在进行室外现场时，激发光源预热时间不宜过长，否则将延长分析测定时间，也浪费电池容量，且随着电池容量的下降，激发光源的强度也随之降低。另外，在光学检测装置中，智能手机的手机基本通话功能应当予以保留，虽然固定在测量装置上的手机也可以用于打电话，但毕竟不方便使用，即智能手机应该是装置中可拆卸的部件，在非测定时间仍然是随身携带的通讯工具。众所周知，光学测量装置的测定结果受位置变化的影响较大，尤其是成像设备。当用智能手机的内置相机作为光学检测器时，首先需保持手机在取下后重新放置的物理位置一致性，这是很有难度的要求，因为智能手机不便采用螺钉类的机械固定方法。另一方面，为了保持测定过程中手机内置相机的焦距、感光灵敏度、曝光时间等参数的一致性，通常将关闭相机的自动调节功能，而采用手动调节模式。这样在手机重新安防固定后甚至关机后再开机，都难以保证相机对相同的光学信号拍摄出相同的图像，这样势必会造成光度分析的测量误差。当在室外使用时，环境温度随时间变化明显，势必造成电池电压与功率的变化，光源工作条件的改变将影响其的强度，而温度变化对测量体系本身的影响也是多方面的。由此可见，如果采用智能手机采集的图像的光强度为分析信号，这种测量模式易受到环境因素的干扰，有可能产生较大的测量误差，影响测定数据的准确性，这是基于智能手机的简易光度测量装置在实际应用中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于智能终端的比率型光度分析装置及其检测方法，本专利技术利用智能终端同时拍摄特意设计的连排双光度测量池(带反射膜增强信号)中样品溶液和参比溶液所在区域的光学图像，通过APP软件测定其中的红、绿、蓝(RGB)三原色的平均亮度，计算样品溶液区与参比溶液去的亮度比，根据溶液光谱在RGB对应光区的分布，以其中某个原色的亮度比，或总亮度比、RGB的不同组合的亮度比，作为分析信号进行分析测定，当出现光源强度波动、环境温度变化、手机位置与相机拍摄参数改变时，它们对样品溶液和参比溶液的光学图像强度的影响是相同的，因此可以大幅度抑制乃至消除这些因素改变对拍摄图像强度的影响，提高简易智能终端测定装置测定结果的准确度。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于智能终端的比率型光度分析装置，包括智能终端和光学辅助装置，所述光学辅助装置包括避光暗盒，避光暗盒内设置有特制的带反射膜增强光信号的连排双光度测量池，置于所述连排双光度测量池中的样品溶液和参比溶液同时接收光源发出的光，两个采光区所产生的光学图像信号依次经过滤光机构、聚光机构后被智能终端采集，测定所得样品、参比溶液图像中的红、绿和蓝三原色的平均亮度，计算某单一原色亮度比，或总亮度比、或RGB的不同组合的亮度比，作为分析信号进行分析测定，实现光度分析，消除光源强度、环境温度、手机位置、相机拍摄参数变化所造成的影响，提高简易智能终端测定装置测定结果的准确度。进一步的，所述智能终端包括但不限于手机、平板或笔记本等带有摄像头的智能设备。进一步的，所述连排双光度测量池通过固定架固定于避光暗盒内。进一步的，所述连排双光度测量池包括两个独立且尺寸相同的检测池，且两个检测池均设计为三面透光，一面带反射膜以增强光信号强度，且两检测池之间设置有光学透明隔板。进一步的，所述光源为激光光源。可以利用激光棒或365nm紫外手电筒。进一步的，双检测池测光区中心、聚光镜头中心和移动终端的摄像头中心三者准直。进一步的，激发光源发射光束垂直照射连排双光度测量池的中心，与测量池之间具有间距。进一步的，将样品池、参比池溶液的荧光图像聚焦在智能终端所配置的相机焦面上。进一步的，针对不同的分析测定体系，根据测定需要设置不同类型的激发光源与滤光机构。进一步的，所述智能终端配置有图像处理软件。基于上述分析装置的工作方法，具体步骤如下：(1)将待测样品溶液和参比溶液分别加入到连排双光度测量池左右检测池中，关闭避光暗盒；(2)打开光源，使样品溶液和参比溶液出现荧光、或共振光散射，或浊度、或颜色四种之一光度信号，在垂直光束的侧面聚光成像；(3)开启摄像头，调节拍摄参数、曝光时间、感光元件ISO值和固定拍摄焦距对检测图像进行采集，存储于智能终端的内置存储中；(4)导入所保存的图像，用参比采样框、试样采样框锁定图像中的参比、试样的光学图像，分别计算所选定取样框内参比、试样两个通道中红、绿和蓝三原色的平均亮度，以及它们的比值；或不同比例组合亮度的比值；(5)更换样品池中的待测溶液，重复步骤(1)-步骤(4)检测操作；(6)根据三标准校正法，采用RGB三原色中的单个分量或组合分量的比值，拟合出校准方程，计算出亮度比为设定值时所对应的样品溶液待测物的准确浓度，并显示到应用界面上。所述步骤(5)中，所测溶液的顺序依次为标准曲线溶液、待测未知样品溶液。所述步骤(6)中，设定值为理论值或考虑串联池的光强损耗时的修正值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过简易的光学辅助装置和智能终端就能完成集光谱图像采集、图像分析、数据处理以及结果显示于一体，将检测模块集成化，操作简单，准确度较高，且利于户外采样及生产车间等非实验室环境的现场快速便携检测，具有很高的灵活性；本专利技术光度分析装置使用特制的连排双光度测量池作为检测池，以样品和参比检测池两个采光区的光学图像的平均亮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：包括智能终端和光学辅助装置，所述光学辅助装置包括避光暗盒，避光暗盒内设置有连排双光度测量池，测量池背对检测器的外壁镀有或粘贴反射膜增强光信号，所述连排双光度测量池接收光源发出的光，样品溶液和参比溶液两个通道的光学图像信号依次经过滤光机构、聚光机构后被智能终端采集，测定其中的红、绿和蓝三原色的平均亮度，计算其亮度比，实现光度分析。

【技术特征摘要】
1.一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：包括智能终端和光学辅助装置，所述光学辅助装置包括避光暗盒，避光暗盒内设置有连排双光度测量池，测量池背对检测器的外壁镀有或粘贴反射膜增强光信号，所述连排双光度测量池接收光源发出的光，样品溶液和参比溶液两个通道的光学图像信号依次经过滤光机构、聚光机构后被智能终端采集，测定其中的红、绿和蓝三原色的平均亮度，计算其亮度比，实现光度分析。2.如权利要求1所述的一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：所述连排双光度测量池通过固定架固定于避光暗盒内。3.如权利要求1所述的一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：所述连排双光度测量池包括两个相同的检测池，且两个检测池为透明的，且两检测池之间设置有光学透明隔板，背对检测器的池壁外侧镀有或粘贴反射膜增强光信号。4.如权利要求1所述的一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：所述光源为激光光源。5.如权利要求1所述的一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：双检测池测光区中心、聚光镜头中心和移动终端的摄像头中心三者准直。6.如权利要求1所述的一种基于智能终端的比率型光度分析装置，其特征是：激发光源发射光束垂直照射连排双光度测量池的中心，与测量池之间具有间距。7.如权利要求1所述的一种基于智能终...

【专利技术属性】
技术研发人员：申大忠，王洪海，康琪，孙岩，张平，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37