气体拉曼光谱的光谱处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种气体拉曼光谱的光谱处理方法及装置，所述方法包括：获取基本背景光谱；对样本气体进行拉曼光谱检测，获得样气原始光谱；对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱；根据所述样气原始光谱和所述样气背景光谱获得样气初始光谱；对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱；对所述样气校正光谱进行归一化处理，得到光谱处理后的样气拉曼光谱。通过本发明专利技术提供的方法，能够克服检测条件变化的影响，使拉曼光谱准确性显著提高，改善混合样气各组分拉曼谱峰的特征性，为后续定量分析混合气组成奠定了良好的基础。后续定量分析混合气组成奠定了良好的基础。后续定量分析混合气组成奠定了良好的基础。

【技术实现步骤摘要】
气体拉曼光谱的光谱处理方法及装置


[0001]本专利技术涉及化学计量
，具体地，涉及一种气体拉曼光谱的光谱处理方法及一种气体拉曼光谱的光谱处理装置。

技术介绍

[0002]激光拉曼光谱技术是基于拉曼散射效应的分子结构表征技术，可实现对样品的无损快速分析，且光谱分析系统结构简单、维护费用低、操作简便，已在炼油、化工、制药等领域广泛应用。
[0003]为增强拉曼信号强度，国内外研究人员提出了各种方案，如激发光多次反射、增大激光器功率、样气人为增压、增大拉曼散射光的收集角等。然而，实际检测得到的原始拉曼光谱，不仅与混合气体的组成有关，还与诸多外部干扰因素(诸如样气压力、激光器功率等)关系密切。在线应用过程中难以确保这些参数恒定不变。此外，采样池金属材料等也会在激光的作用下产生相应的拉曼光谱，也被称为“背景光谱”。如何消除这些干扰因素对光谱的影响至关重要，它直接影响到后续在线分析仪的重复性与准确性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中干扰因素无法消除，影响拉曼光谱检测准确性的技术问题，本专利技术提供了一种气体拉曼光谱的光谱处理方法及一种气体拉曼光谱的光谱处理装置，采用该方法能够消除测量条件波动对气体拉曼光谱的影响，提高拉曼光谱检测的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种气体拉曼光谱的光谱处理方法，包括以下步骤：获取基本背景光谱；对样本气体进行拉曼光谱检测，获得样气原始光谱；对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱；根据所述样气原始光谱和所述样气背景光谱获得样气初始光谱；对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱；对所述样气校正光谱进行归一化处理，得到光谱处理后的样气拉曼光谱。
[0006]进一步地，所述获取基本背景光谱，包括：对背景气体进行拉曼光谱检测，获得原始光谱，所述背景气体包括空气或氮气；去除所述原始光谱中与所述背景气体对应的拉曼峰，以获取所述基本背景光谱。
[0007]进一步地，所述对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱，包括：确定样本气体的预测组分；根据所述预测组分，在所述基本背景光谱中选取多个参考谱区，所述参考谱区不包括所述预测组分的拉曼峰；对所述基本背景光谱在所述参考谱区的光强和所述样气原始光谱在所述参考谱区的光强进行样气回归处理，获得所述样气背景光谱。
[0008]进一步地，所述参考谱区不包括所述预测组分的拉曼峰且多个参考谱区中任意两个参考谱区之间的光强变化度大于设定值。
[0009]进一步地，所述任意两个参考谱区之间的光强变化度通过以下方式获得：
[0010][0011]其中，C为光强变化度，L1和L2分别为两个参考谱区的光强平均值。
[0012]进一步地，所述对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱，包括：获取光谱基线；从所述样气初始光谱中去除所述光谱基线，获得所述样气校正光谱。
[0013]进一步地，所述获取光谱基线，包括：根据所述样气初始光谱的谱形，将所述样气初始光谱划分为多段；采用与每段样气初始光谱的谱形对应的拟合算法，分别拟合每段样气初始光谱的基线；根据每段样气初始光谱的基线得到所述光谱基线。
[0014]进一步地，所述拟合算法包括迭代滤波算法或多项式迭代算法。
[0015]进一步地，所述对所述样气校正光谱进行归一化处理，包括：确定样本气体与检测气体的共有组分，所述检测气体与所述样本气体为生产过程中连续采集的气体；确定所述样气校正光谱中所述共有组分的特征峰高；根据所述样气校正光谱与所述特征峰高确定所述样气拉曼光谱：
[0016][0017]其中，N(v)为样气拉曼光谱，S(v)为样气校正光谱，P
i
为特征峰高。
[0018]本专利技术第二方面提供一种气体拉曼光谱的光谱处理装置，所述气体拉曼光谱的光谱处理装置包括：获取单元，用于获取基本背景光谱；以及对样本气体进行拉曼光谱检测，获得样气原始光谱；修正单元，用于对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱；背景去除单元，用于根据所述样气原始光谱和所述样气背景光谱，获得样气初始光谱；校正单元，用于对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱；归一化处理单元，用于对所述样气校正光谱进行归一化处理，得到光谱处理后的样气拉曼光谱。
[0019]通过本专利技术提供的技术方案，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0020]本专利技术的气体拉曼光谱的光谱处理方法，先获取基本背景光谱，再对基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱，接着对样本气体进行拉曼光谱检测，获得样气原始光谱，在样气原始光谱中扣除样气背景光谱获得样气初始光谱，并对样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱，再对样气校正光谱进行归一化处理，从而得到光谱处理后的样气拉曼光谱。通过本专利技术提供的方法能够克服检测条件变化的影响，使拉曼光谱准确性显著提高，改善混合样气各组分拉曼谱峰的特征性，为后续定量分析混合气组成奠定了良好的基础。
[0021]本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0022]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：
[0023]图1为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法的流程图；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中使用的气体拉曼光谱测试平台的示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中背景光谱和N2光谱的示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气原始光谱与基本背景光谱的示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中参考谱区的局部放大的示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气原始光谱在参考谱区的光强与基本背景光谱在参考谱区的光强的对应关系的示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气背景光谱的示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气初始光谱的示意图；
[0031]图9为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气初始光谱的局部放大的示意图；
[0032]图10为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中光谱基线的示意图；
[0033]图11为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气校正光谱的示意图；
[0034]图12为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气拉曼光谱的示意图；
[0035]图13为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理方法中样气拉曼光谱的局部放大的示意图；
[0036]图14为本专利技术实施例提供的气体拉曼光谱的光谱处理装置的示意图。
具体实施方式
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体拉曼光谱的光谱处理方法，其特征在于，所述方法包括：获取基本背景光谱；对样本气体进行拉曼光谱检测，获得样气原始光谱；对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱；根据所述样气原始光谱和所述样气背景光谱获得样气初始光谱；对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校正光谱；对所述样气校正光谱进行归一化处理，得到光谱处理后的样气拉曼光谱。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取基本背景光谱，包括：对背景气体进行拉曼光谱检测，获得原始光谱，所述背景气体包括空气或氮气；去除所述原始光谱中与所述背景气体对应的拉曼峰，以获取所述基本背景光谱。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述基本背景光谱进行修正，获得样气背景光谱，包括：确定样本气体的预测组分；根据所述预测组分，在所述基本背景光谱中选取多个参考谱区，所述参考谱区不包括所述预测组分的拉曼峰；对所述基本背景光谱在所述参考谱区的光强和所述样气原始光谱在所述参考谱区的光强进行样气回归处理，获得所述样气背景光谱。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述参考谱区不包括所述预测组分的拉曼峰且多个参考谱区中任意两个参考谱区之间的光强变化度大于设定值。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述任意两个参考谱区之间的光强变化度通过以下方式获得：其中，C为光强变化度，L1和L2分别为两个参考谱区的光强平均值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述样气初始光谱进行基线校正，获得样气校...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘逸，戴连奎，王国清，潘刚，张利军，彭晖，张兆斌，乐毅，蒋冰，毛祖旺，巴海鹏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：