【技术实现步骤摘要】
一种基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法
[0001]本专利技术属于光谱曲线匹配与融合领域，尤其是涉及一种基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法。
技术介绍
[0002]基于朗伯比尔定律的金属离子浓度检测常用波长范围在200nm
‑
780nm，并要求精确获取离子吸光信息，而溶液中的悬浮微米级颗粒会干扰检测光传播，引起散射和衍射，使检测谱线非线性抬升，导致谱线不仅包含离子吸光信息，也包含微粒导致的光损失信息。因此，单光束的传统光谱法无法适用于溶液的离子浓度精确检测。
[0003]单光束的光谱仪的特点就是光源固定且光束强度易受外界影响，由于溶液分布的均匀性与连续性，溶液中必定会存在多个分散的无微粒的纯净区域，如何使用单光束的光谱仪去检测这些纯净区域，从而获得基本无干扰的光谱曲线，是消除悬浮微颗粒干扰谱线的一个思路。另外，当获得多条谱线后如何进行多谱线匹配，融合输出一条最优谱线，现有技术中光谱相似度量方法有很多，如光谱角映射(SAM)、马氏距离(MD)、光谱梯度角(SGA)和光谱信息散度等。这些方法具有明确...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法，其特征在于，具体包括：S1:构建标准吸收光谱曲线库，并通过移动光源式光谱仪检测待测样本获得多条待测光谱曲线；S2:计算所述多条待测光谱曲线与标准光谱曲线的MSGA值，选取MSGA值小于设定阈值的待测光谱曲线，获得多条筛选后的待测光谱曲线；S3:将所述筛选后的待测光谱曲线和标准光谱曲线按子区间最多含有一个吸收特征方法进行波段划分，获得多条分区待测光谱曲线和分区标准光谱曲线；S4:根据所述多条分区待测光谱曲线和分区标准光谱曲线，按照预设的最优子区间筛选方法进行筛选，获得所述多条待测光谱曲线的最优子区间；S5:将筛选出的最优子区间光谱曲线进行串联融合获得最优待测光谱曲线，并根据所述最优光谱曲线确定待测溶液的离子浓度。2.根据权利要求1所述的基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：配置具有浓度梯度的标准溶液，采用光源固定的单光束光谱仪对标准样液进行检测，获得标准谱线并构建标准曲线库；采用移动光源式光谱仪在多个检测位置检测待测样本，获得多条待测光谱曲线。3.根据权利要求1所述的基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括以下步骤：设待测光谱曲线吸光度值构成行向量X＝[x1,x2,
…
,x
n
]，标准光谱曲线吸光度值构成行向量Y＝[y1,y2,
…
,y
n
]，按照公式计算待测光谱曲线与标准光谱曲线的MSGA值；式中D
M
(X,Y)为待测光谱曲线X与标准光谱曲线Y之间的马氏距离，SGA(grad(X),grad(Y))为待测光谱曲线X与标准光谱曲线Y之间的梯度角的余弦值，sigmoid()是一个非线性激活函数，将自变量映射到(0,1)区间；将获得的MSGA值与阈值ε比较，筛选出MSGA≤ε的待测光谱曲线。4.根据权利要求1所述的基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：对标准光谱曲线划分波段子区间，具体包括：获取标准吸收光谱曲线上的吸收波峰、波谷，并按照相对误差识别法识别其他吸收特征，以[λ
m
‑
α,λ
m
+α]作为一个子区间对含有吸收特征的波段进行划分，将没有吸收特性的波段按6倍有吸收特性的子区间长度均等连续划分子区间；将所述筛选后的待测光谱曲线按照标准曲线划分波段子区间范围进行划分，获得多条分区待测光谱曲线。5.根据权利要求4所述的基于多谱线融合的溶液离子浓度检测方法，其特征在于，所述相对误差识别法具体为：按照相对误差计算公式计算所述吸收峰谷极大/小值点的α邻域中吸光度值的平均值与相切α邻域中吸光度值的平均值的相对误差，将相对误差大于20％的识别为吸收特征；
所述相对误差计算公式为式中为极大(小)值点的α邻域中吸光度值的平均值，为左切α邻域中吸光度值的平均值，为右切α邻域中吸光度值的平均值。6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：周灿，禹文韬，阳春华，朱红求，李勇刚，李繁飙，黄科科，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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