一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法及装置制造方法及图纸

本申请提供一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法及装置，包括：分别采集已知混合物的第一拉曼光谱数据、第二拉曼光谱数据及待测混合物的第三拉曼光谱数据；其中，所述已知混合物的组分与所述待测混合物的组分相同；所述第二拉曼光谱数据为所述已知混合物中各组分对应的拉曼光谱数据；基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组；根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例。本申请能够结合线性拟合及响应度比的概念，实现快速且准确的混合物定量分析。实现快速且准确的混合物定量分析。实现快速且准确的混合物定量分析。

【技术实现步骤摘要】
一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法及装置


[0001]本申请涉及混合物定量分析
，尤其是一种拉曼光谱下基于响应度比的混合物定量分析方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来，混合物定量分析技术受到越来越多的关注，在多领域得到了广泛的应用。其中，拉曼光谱分析法以其快速、无损且重复性高等优点，被广泛用于物质分析领域，包括物质定性分析与定量分析。在利用拉曼光谱进行混合物定量分析时，由于不同物质组分之间的光谱信号会发生重叠，且物质分子之间也存在相互作用，从而导致混合物中各组分的分子振动与各组分纯物质的振动略有不同，增加了混合物定量分析的难度。因此，研发一种快速、准确的定量分析技术显得尤为重要。
[0003]目前，常见的基于拉曼光谱的定量分析方法包括内标法、基于机器学习算法结合偏最小二乘法、深度卷积网络分析法及光谱分解结合模型分析法等。其中，内标法是选取混合物中某种成分的特征峰，利用其他成分独有的特征峰的强度与选取的特征峰的强度进行比较，从而得到组分浓度信息的方法；常见的机器学习算法包括支持向量机算法及神经网络算法等；深度卷积网络分析法是利用大量训练样本来训练模型；光谱分解结合模型分析法是将混合物的光谱数据进行谱峰分解，得到各谱峰的峰强和峰面积等信息，然后建立这些信息与浓度的模型。
[0004]在利用拉曼光谱进行混合物定量分析的方法中，内标法的适用性和准确度较低，混合物中各组分信号互相干扰，作为内标的特征峰的选取存在一定困难。基于机器学习或者深度神经网络的方法需要大量的训练样品以训练模型参数，实际应用中大量样品较难获得，同时算法的时间复杂度较大。光谱分解结合模型分析法需要对混合物中的谱峰进行分解，当谱峰重叠严重时，谱峰分解的准确度难以保证。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的问题，本申请提供一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法及装置，能够结合线性拟合及响应度比的概念，实现快速且准确的混合物定量分析。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：第一方面，本申请提供一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法，包括：分别采集已知混合物的第一拉曼光谱数据、第二拉曼光谱数据及待测混合物的第三拉曼光谱数据；其中，所述已知混合物的组分与所述待测混合物的组分相同；所述第二拉曼光谱数据为所述已知混合物中各组分对应的拉曼光谱数据；基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组；根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例。
[0007]进一步地，所述基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组，包括：利用所述第二拉曼光谱数据拟合所述第一拉曼光谱数据，并基于所述已知混合物中各组分所占的比例确定所述已知混合物中各组分对应的已知拟合系数比例数组；从各组分中选取一组分作为标定组分，并将各组分对应的已知拟合系数比例数组与该标定组分对应的已知拟合系数比例数组进行点除，得到各组分对应的响应度比值数组。
[0008]进一步地，所述利用所述第二拉曼光谱数据拟合所述第一拉曼光谱数据，并基于所述已知混合物中各组分所占的比例确定所述已知混合物中各组分对应的已知拟合系数比例数组，包括：根据所述第二拉曼光谱数据对所述第一拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到各组分对应的已知拟合系数数组；将各组分对应的已知拟合系数数组与所述已知混合物中对应组分所占的比例相除，得到各组分对应的拟合系数比例数组。
[0009]进一步地，所述根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例，包括：根据所述第二拉曼光谱数据对所述第三拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到所述待测混合物中各组分对应的待测拟合系数数组；根据所述待测拟合系数数组及所述响应度比值数组计算所述待测混合物中各组分所占的比例。
[0010]进一步地，在基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组之后，还包括：计算所述响应度比值数组中各响应度比值的平均值及标准差；根据预设的异常数据剔除阈值、所述平均值及标准差剔除所述响应度比值数组中的异常数据。
[0011]第二方面，本申请提供一种拉曼光谱下的混合物定量分析装置，包括：光谱数据采集单元，用于分别采集已知混合物的第一拉曼光谱数据、第二拉曼光谱数据及待测混合物的第三拉曼光谱数据；其中，所述已知混合物的组分与所述待测混合物的组分相同；所述第二拉曼光谱数据为所述已知混合物中各组分对应的拉曼光谱数据；响应度比确定单元，用于基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组；组分定量分析单元，用于根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例。
[0012]进一步地，所述响应度比确定单元，包括：数据拟合模块，用于利用所述第二拉曼光谱数据拟合所述第一拉曼光谱数据，并基于所述已知混合物中各组分所占的比例确定所述已知混合物中各组分对应的已知拟合系数比例数组；响应度比确定模块，用于从各组分中选取一组分作为标定组分，并将各组分对应的已知拟合系数比例数组与该标定组分对应的已知拟合系数比例数组进行点除，得到各组分对应的响应度比值数组。
[0013]进一步地，所述数据拟合模块，包括：拟合系数计算模块，根据所述第二拉曼光谱数据对所述第一拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到各组分对应的已知拟合系数数组；系数比例计算模块，用于将各组分对应的已知拟合系数数组与所述已知混合物中对应组分所占的比例相除，得到各组分对应的拟合系数比例数组。
[0014]进一步地，所述组分定量分析单元，包括：待测拟合系数确定模块，用于根据所述第二拉曼光谱数据对所述第三拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到所述待测混合物中各组分对应的待测拟合系数数组；组分比例计算模块，用于根据所述待测拟合系数数组及所述响应度比值数组计算所述待测混合物中各组分所占的比例。
[0015]进一步地，所述的拉曼光谱下的混合物定量分析装置，还包括：平均值标准差计算单元，用于计算所述响应度比值数组中各响应度比值的平均值及标准差；异常数据剔除单元，用于根据预设的异常数据剔除阈值、所述平均值及标准差剔除所述响应度比值数组中的异常数据。
[0016]第三方面，本申请提供一种电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述拉曼光谱下的混合物定量分析方法的步骤。
[0017]第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述拉曼光谱下的混合物定量分析方法的步骤。
[0018]第五方面，本申请提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现所述拉曼光谱下的混合物定量分析方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拉曼光谱下的混合物定量分析方法，其特征在于，包括：分别采集已知混合物的第一拉曼光谱数据、第二拉曼光谱数据及待测混合物的第三拉曼光谱数据；其中，所述已知混合物的组分与所述待测混合物的组分相同；所述第二拉曼光谱数据为所述已知混合物中各组分对应的拉曼光谱数据；基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组；根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例。2.根据权利要求1所述的拉曼光谱下的混合物定量分析方法，其特征在于，所述基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组，包括：利用所述第二拉曼光谱数据拟合所述第一拉曼光谱数据，并基于所述已知混合物中各组分所占的比例确定所述已知混合物中各组分对应的已知拟合系数比例数组；从各组分中选取一组分作为标定组分，并将各组分对应的已知拟合系数比例数组与该标定组分对应的已知拟合系数比例数组进行点除，得到各组分对应的响应度比值数组。3.根据权利要求2所述的拉曼光谱下的混合物定量分析方法，其特征在于，所述利用所述第二拉曼光谱数据拟合所述第一拉曼光谱数据，并基于所述已知混合物中各组分所占的比例确定所述已知混合物中各组分对应的已知拟合系数比例数组，包括：根据所述第二拉曼光谱数据对所述第一拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到各组分对应的已知拟合系数数组；将各组分对应的已知拟合系数数组与所述已知混合物中对应组分所占的比例相除，得到各组分对应的拟合系数比例数组。4.根据权利要求1所述的拉曼光谱下的混合物定量分析方法，其特征在于，所述根据所述第三拉曼光谱数据及所述响应度比值数组确定所述待测混合物中各组分所占的比例，包括：根据所述第二拉曼光谱数据对所述第三拉曼光谱数据进行非负最小二乘拟合，得到所述待测混合物中各组分对应的待测拟合系数数组；根据所述待测拟合系数数组及所述响应度比值数组计算所述待测混合物中各组分所占的比例。5.根据权利要求1所述的拉曼光谱下的混合物定量分析方法，其特征在于，在基于所述已知混合物中各组分所占的比例、所述第一拉曼光谱数据及所述第二拉曼光谱数据生成各组分对应的响应度比值数组之后，还包括：计算所述响应度比值数组中各响应度比值的平均值及标准差；根据预设的异常数据剔除阈值、所述平均值及标准差剔除所述响应度比值数组中的异常数据。6.一种拉曼光谱下的混合物定量分析装置，其特征在于，包括：光谱数据采集单元，用于分别采集已知混合物的第一拉曼光谱数据、第二拉曼光谱数据及待测混合物的第三拉曼光谱数据；其中，所述已知混合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘财政，雷泽名，董安宁，蔡宏太，石广立，
申请(专利权)人：北京卓立汉光仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：