基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法技术

本发明专利技术涉及基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，属于涂料检测领域，包括如下步骤:步骤1：待测区域的拉曼光谱进行面扫描；步骤2：待测区域面扫描数据的基准修正，得到的拉曼峰值I

【技术实现步骤摘要】
基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法


[0001]本专利技术涉及涂料检测领域，具体涉及基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法。

技术介绍

[0002]生物质制成的产品表面可以覆盖涂料，起到改变表面化学性质的作用，例如在食品领域，可以通过在食品表面添加涂料改变食品的色泽和口味，在家装领域，木材表面添加涂料可以实现防腐和美观的功能，因此，对于表面涂料的均匀性分析具有十分重要的经济效益、环保效益和健康效益，有利于指导实际生产工程。
[0003]生物质表面涂料均匀性分析可以采用传统的化学测定的方法，但是具有化学成分测定时间长、程序繁琐的特点，并且表面均匀性需要对大量的点进行测定，耗时更长，不适用于实际工业生产过程中的应用。拉曼光谱是一种散射光谱，可以用来研究分子振动，对于非极性基团例如C
‑
C、C＝C等具有极强的拉曼活性，能够提供关于分子内部各种分子振动频率和有关振动能级的情况的信息，进而从分子水平上对样品的化学组成和分子结构进行解析。
[0004]鉴于此，提供一种基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法。目的是实现生物质表面涂料均匀性的在线、快速及准确分析检测。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，包括如下步骤:
[0007]步骤1：测试待测区域的拉曼光谱图：采用激光波长范围为785、1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.05
‑
0.45w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为50
‑
1000μm之间，拉曼光谱面扫描点为20个以上，每个测试点测试次数叠加300次以上，得到表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据；
[0008]步骤2：待测区域拉曼光谱数据的修正：对步骤1中所述表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据的基准进行修正，得到的拉曼峰值I
R1
集；
[0009]步骤3：计算拉曼特征参数：根据步骤2得到的拉曼峰值I
R1
集作出表面有涂料的生物质样品的待测区域的每个拉曼光谱面扫描点修正后的拉曼光谱图，寻找修正后的拉曼光谱图的拉曼特征峰M，其峰值为I
R1
(M)，计算拉曼特征参数A，其中A＝I
R1
(M)/I
R2
(N)，I
R2
(N)为表面没有涂料的生物质样品的拉曼特征峰N的峰强；
[0010]步骤4：作拉曼参数分布热点图：将步骤3中的拉曼光谱面扫描点间隔为X、Y轴步长，将步骤3得到的A为强度值Z，强度值Z代表涂料浓度，作拉曼参数分布热点图；若拉曼光谱面扫描点的拉曼参数值最大值减去最小值小于0.5时，则均匀的；若拉曼光谱面扫描点的拉曼参数值最大值减去最小值大于等于0.5时，则不均匀。
[0011]本专利技术的有益效果是：通过采用拉曼光谱仪拉测表面有涂料的生物质样品的待测区域拉曼光谱数据、经过待测区域拉曼光谱数据的修正后计算拉曼特征参数，最后拉曼光谱面扫描点间隔为X、Y轴步长，将步骤3得到的A为强度值Z，作拉曼参数分布热点图，来判断表面有涂料的生物质样品的待测区域是否均匀，从而实现生物质表面涂料均匀性的在线、快速及准确分析检测。
[0012]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0013]进一步，所述步骤1中，采用激光波长范围为785、1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.15
‑
0.35w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为100
‑
950μm之间，拉曼光谱面扫描点为25个以上，每个测试点测试次数叠加350以上。
[0014]进一步，所述步骤1中，采用激光波长范围在1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.2w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为400μm之间，拉曼光谱面扫描点为30个，每个测试点测试次数叠加400。
[0015]采用上述进一步方案的有益效果是：选择波长为785、1064nm的激光源，更加优选的为1064nm，可以有效降低测试生物质(例如烟草)的荧光特性，激光功率越强获得的拉慢信号就越强，但是激光功率过强会导致样品被激光破坏；选择激光功率为0.05
‑
0.45w，优选的为0.15
‑
0.35w，更加优选的为0.2w，可以获得信噪比较好的拉曼光谱，并且不会对样品产生破坏；由于拉曼光谱信号强度较弱，为增强信号质量，拉曼光谱在检测的过程中需进行多次扫描叠加，对样品信号进行叠加，当信号叠加次数较低时，光谱信噪比低，所以叠加次数要大于300次。拉曼光谱面扫描点间隔为50
‑
1000μm之间，优选的为100
‑
950μm，更加优选的为400μm，由于拉曼仪器光斑在50
‑
500μm之间，选择这个范围能够对产品表面进行均匀检测，且检测区域不会过多重复，有利于检测精度的提升。
[0016]进一步，所述表面没有涂料的生物质样品包括各种草本类、木质纤维素类生物质，包括但不限于木头、烟草、纸张等；所述表面没有涂料的生物质样品中涂料包括各种有机物，例如甘油、丙二醇等。
[0017]进一步，所述步骤2中拉曼峰值I
R1
集包括一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集或二阶拉曼峰值I
R1
(Ⅱ)集。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用拉曼光谱数据的特定的一段(一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集或二阶拉曼峰值I
R1
(Ⅱ)集)，可以有效的节约数据处理的时间，从而进一步的提高检测的效率。
[0019]进一步，所述步骤2中拉曼光谱数据的修正具体为：在步骤1中所述表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据中，选择拉曼位移为800
‑
1800cm
‑1的波段范围为一阶拉曼光谱，对一阶拉曼光谱的基准进行修正，得到的一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集；或选择拉曼位移为2700
‑
3500cm
‑1的波段范围为二阶拉曼光谱，对二阶拉曼光谱的基准进行修正，得到的二阶拉曼峰值I
R1
(Ⅱ)集。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：通过选择拉曼位移为800
‑
1800cm
‑1的波段范围为一阶拉曼光谱、选择拉曼位移为2700
‑
3500cm
‑1的波段范围为二阶拉曼光谱，除了节约数据处理的时间外，可以在相应的波段范围寻找到适合的特征峰，利于检测准确性的提高。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，包括如下步骤:步骤1：测试待测区域的拉曼光谱图：采用激光波长范围为785、1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.05
‑
0.45w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为50
‑
1000μm之间，拉曼光谱面扫描点为20个以上，每个测试点测试次数叠加300次以上，得到表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据；步骤2：待测区域拉曼光谱数据的修正：对步骤1中所述表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据的基准进行修正，得到的拉曼峰值I
R1
集；步骤3：计算拉曼特征参数：根据步骤2得到的拉曼峰值I
R1
集作出表面有涂料的生物质样品的待测区域的每个拉曼光谱面扫描点修正后的拉曼光谱图，寻找修正后的拉曼光谱图的拉曼特征峰M，其峰值为I
R1
(N)，计算拉曼特征参数A，其中A＝I
R1
(M)/I
R2
(N)，I
R2
(N)为表面没有涂料的生物质样品的拉曼特征峰N的峰值；步骤4：作拉曼参数分布热点图：将步骤3中的拉曼光谱面扫描点间隔为X、Y轴步长，将步骤3得到的A为强度值Z，作拉曼参数分布热点图；若拉曼光谱面扫描点的拉曼参数值最大值减去最小值小于0.5时，则生物质表面涂料均匀；若拉曼光谱面扫描点的拉曼参数值最大值减去最小值大于或等于0.5时，则生物质表面涂料不均匀。2.根据权利要求1所述基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，所述步骤1中，采用激光波长范围为785、1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.15
‑
0.35w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为100
‑
950μm之间，拉曼光谱面扫描点为25个以上，每个测试点测试次数叠加350以上。3.根据权利要求1所述基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，所述步骤1中，采用激光波长范围在1064nm的拉曼光谱仪，激光功率范围为0.2w，对表面有涂料的生物质样品的待测区域进行拉曼光谱面扫描，拉曼光谱面扫描点间隔为400μm之间，拉曼光谱面扫描点为30个，每个测试点测试次数叠加400。4.根据权利要求1所述基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，所述步骤2中拉曼峰值I
R1
集包括一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集或二阶拉曼峰值I
R1
(Ⅱ)集。5.根据权利要求4所述基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，所述步骤2中拉曼光谱数据的修正具体为：在步骤1中所述表面有涂料的生物质样品的待测区域的拉曼光谱数据中，选择拉曼位移为800
‑
1800cm
‑1的波段范围为一阶拉曼光谱，对一阶拉曼光谱的基准进行修正，得到的一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集；或选择拉曼位移为2700
‑
3500cm
‑1的波段范围为二阶拉曼光谱，对二阶拉曼光谱的基准进行修正，得到的二阶拉曼峰值I
R1
(Ⅱ)集。6.根据权利要求4所述基于拉曼光谱面扫描的生物质表面涂料均匀性检测的方法，其特征在于，所述步骤3中计算拉曼特征参数具体为：根据步骤2得到的一阶拉曼峰值I
R1
(Ⅰ)集，作出表面有涂料的生物质样品的待测区域的每个拉曼光谱面扫描点修正后的一阶拉曼光谱图，寻找修正后的一阶拉曼光谱图的拉曼特征峰M1，其峰值为I
R1
(M1)，计算拉曼特征参数A1，其中A1＝I
R1
(M1)/I
R2
(N1)，I
R2
(N1)为表面没有涂料的生物质样品的拉曼位移为800
‑
1800cm
...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪一，方舟，徐俊，江龙，苏胜，胡松，向军，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：