基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法技术

本发明专利技术涉及一种基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法，包括：保证光谱仪光源关闭的情况下，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，完成暗电流采集。参比板采用99％以上反射率的聚四氟乙烯材料。将参比板紧贴在光谱仪镜头上是指参比板与光谱仪镜头之间处于零光程。本发明专利技术适用于现场光照条件变化明显的情况下，但光照条件变化不明显条件下同样适用，通用性好，适用于所有贴合式漫反射光谱仪。于所有贴合式漫反射光谱仪。于所有贴合式漫反射光谱仪。

【技术实现步骤摘要】
基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法


[0001]本专利技术是关于一种基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法，涉及微型近红外光谱采集


技术介绍

[0002]微型近红外光谱仪由于其集成度高、便携性好、价格亲民、现场应用简单等优势，正在被广泛应用于农业、食品、石化、中药等领域。
[0003]但是微型近红外光谱仪在现场推广应用时，由于外界环境(杂散光、温度、湿度等)等噪声对近红外光谱仪信号采集有严重的干扰，尤其在现场使用过程中环境中杂散光很难避免，导致光谱仪难以获取稳定的暗电流信号，最终难以获取样品的准确吸光度值。
[0004]在实验室中使用近红外光谱仪时，要求光谱仪在关闭光源的前提下采集光谱仪的暗电流，实验室环境是处于一个相对处稳定的状态。但是微型光谱仪在现场使用过程中，由于环境中的光是不断变化的，杂散光常常是导致暗电流无法标准化采集的主要原因。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种能够稳定采集暗电流，避免环境光影响的基于近红外光谱技术现场的暗电流采集方法。
[0006]本专利技术的目的之二是提供一种基于近红外光谱技术的吸光度测试方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供的基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法，包括：保证光谱仪光源关闭的情况下，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，完成暗电流采集。
[0009]所述的现场暗电流采集方法，进一步地，参比板采用99％以上反射率的聚四氟乙烯材料。
[0010]所述的现场暗电流采集方法，进一步地，将参比板紧贴在光谱仪镜头上是指参比板与光谱仪镜头之间处于零光程。
[0011]第二方面，本专利技术还提供一种基于近红外光谱技术的吸光度测试方法，包括：
[0012]启动光谱仪并预热；
[0013]设置光谱仪采集参数；
[0014]关闭光谱仪光源，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，采集暗电流能量值；
[0015]打开光谱仪光源，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，采集参比板的能量值；
[0016]打开光谱仪光源，将待测样品放置在样品杯中，样品杯与光谱仪镜头紧贴，采集样品能量值；
[0017]计算待测样品的吸光度。
[0018]所述的吸光度测试方法，进一步地，参比板采用99％以上反射率的聚四氟乙烯材料。
[0019]所述的吸光度测试方法，进一步地，待测样品的吸光度由以下公式计算得出：
也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0035]为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“上面”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。
[0036]通常样品的吸光度由以下公式计算得出：
[0037][0038]式中，ABS指样品吸光度，REF指参比板能量值，DARK指光谱仪的暗电流能量值，SMP指样品能量值。
[0039]由上述公式能够看出，吸光度主要受参比板能量值、暗电流能量值和样品能量值三者共同影响。一般认为，参比板能量值是光源100％反射回检测器的能量值，暗电流值是未打开光谱仪激发光源时检测器接收到的光电能量，还有样品反射回检测器的能量值，三者共同决定某一样品的吸光度值。样品的吸光度是与样品的浓度是呈相关关系，也就是说，通过光谱仪获得样品的吸光度值也就能知道样品的成分含量。
[0040]下面通过具体实施例说明同一样品在不同环境中吸光度的差异是由暗电流不同导致的。
[0041]实施例1：测样固体样品的情况
[0042]针对同一个固体样品，在光谱仪光源关闭的情况下，分别对着室内大棚、天空、太阳以及参比板采集光谱仪的暗电流，然后收集参比能量值和样品的能量值，最终算出最终样品的吸光度。
[0043]对于固体样品，图1(a)中可以看出，总体来说针对室内大棚、天空、太阳以及参比板不同的环境下，暗电流的能量值有很大的差异，其中对着太阳，产生的暗电流最高，其最大值能达到17354，对着参比板产生暗电流最低，其最大值为5320。如图1(b)所示，在不同环境下参比板的能量值无明显差异，始终保持在稳定的状态下，最大值在62463左右。图1(c)可以看出样品的能量值在四种不同环境下基本上无明显差异，最大值在47650左右。图1(d)表明了最终样品的吸光度差异，明显地，面对太阳获取样品的吸光度与另外三种环境下有明显差异，差异主要体现在1128nm和1178nm的出峰信号得到增强，在990nm处，出现尖峰。
[0044]由以上固体样品的结果可以看出，同一固体样品最终吸光度差异主要是由暗电流采集不一致造成。
[0045]实施例2：测样液体样品的情况
[0046]针对同一个液体样品，在光谱仪光源关闭的情况下，分别对着室内大棚、天空、太阳以及参比板采集光谱仪的暗电流，然后收集参比能量值和样品的能量值，最终算出最终样品的吸光度。
[0047]对于液体样品，图2(a)中可以看出，总体来说针对室内大棚、天空、太阳以及参比
板不同的环境下，暗电流的能量值有很大的差异，其中对着太阳，产生的暗电流最高，其最大值能达到13739，对着参比板产生暗电流最低，其最大值为5322。图2(b)可以看出，在不同环境下参比板的能量值无明显差异，始终保持在稳定的状态下，最大值在62249左右。图2(c)可以看出样品的能量值在四种不同环境下基本上无明显差异，最大值在13900左右，其中最高值出现略微降低主要是由于液体样品不均匀导致，能量值出现略微差异。图2(d)表明了最终样品的吸光度差异，明显地，面对太阳获取样品的吸光度与另外三种环境下有明显差异，在950
‑
1092nm，1145
‑
1243nm，1256
‑
1290nm，1497
‑
1560nm，1572
‑
1579nm，四个波段范围，达到了吸光度最大值5。
[0048]由以上结果可知，针对同一液体样品，样品最终明显的吸光度差异也是由于光谱仪的暗电流采集不一致造成的。
[0049]在现场应用时，参比板能量值是一种光学性能极其稳定的物质，光谱仪设置参数在一定的前提下，参比板能量值是基本不变，而暗电流通常受环境光影响很大，所以控制好暗电流就显得十分重要。微型光谱仪在采集光谱信息时通常与样品接触，一方面能保证一致的采样光程，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近红外光谱技术的现场暗电流采集方法，其特征在于包括：保证光谱仪光源关闭的情况下，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，完成暗电流采集。2.根据权利要求1所述的现场暗电流采集方法，其特征在于，参比板采用99％以上反射率的聚四氟乙烯材料。3.根据权利要求1所述的现场暗电流采集方法，其特征在于，将参比板紧贴在光谱仪镜头上是指参比板与光谱仪镜头之间处于零光程。4.一种基于近红外光谱技术的吸光度测试方法，其特征在于，包括：启动光谱仪并预热；设置光谱仪采集参数；关闭光谱仪光源，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，采集暗电流能量值；打开光谱仪光源，将参比板紧贴在光谱仪镜头上，采集参比板的能量值；打开光谱仪光源，将待测样品放置在样品杯中，样品杯与光谱仪镜头紧贴，采集样品能量值；计算待测样品的吸光度。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨增玲，梁浩，韩鲁佳，范雅彭，李守学，黄圆萍，廖科科，史卓林，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：