[發明專利]一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置與方法

在審

• 申請號: 201610042058.1
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105548075A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 陽春華;朱高峰;李新華;李姝潔;桂衛華;賀建軍;李浩;朱劍平;胡鑫;劉永勝
• 申請（專利權）人: 楚天科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/01
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置，其特征在于，包括激光發生裝置和激光接收 裝置，所述的激光發生裝置設置于待測藥瓶的一側，所述的激光接收裝置設置于待測藥瓶 的另一側并接收激光發生裝置所發射的激光，

激光發生裝置包括：

用于給出經調整過低頻調諧信號幅度和頻率參數的鋸齒波信號的鋸齒波信號發生器 (1)，

用于累加鋸齒波信號和正弦波信號的加法器(2)，

用于調整激光器的工作溫度參數的激光二極管調制及溫度控制器(3)，

用于產生激光的激光器(4)，

所述的鋸齒波信號發生器(1)、加法器(2)、激光二極管調制及溫度控制器(3)和激光器 (4)依次連接，

激光接收裝置包括：

用于會聚穿過待測藥瓶的激光的聚焦透鏡組件(7)，

用于接收會聚后的激光并將光信號轉換為電信號的光電探測器組件(8)，

用于接收并對電信號進行相敏檢波，選用二次諧波的數字信息輸出的鎖相放大器(9)，

用于接收數字信息并輸出至上位機的通信模塊(10)，

所述的光電探測器組件(8)、鎖相放大器(9)和通信模塊依次連接，

鎖相放大器(9)同時產生經調整過時間常數、高頻調制信號幅度和頻率后的高頻調諧 正弦波信號送至加法器(2)。

2.根據權利要求1所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置，其特征在于，所述的激 光器(4)所產生的光頻率覆蓋氧氣的吸收譜線。

3.根據權利要求1所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置，其特征在于，還包括用 于使激光準直發射以穿過待測藥瓶的準直透鏡組件(5)和用于會聚穿過待測藥瓶的激光的 聚焦透鏡組件(7)，所述的準直透鏡設置于激光器(4)與待測藥瓶之間，所述的聚焦透鏡組 件(7)設置于待測藥瓶與光電探測器組件(8)之間。

4.根據權利要求3所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置，其特征在于，準直透鏡 (5)和聚焦透鏡(7)的表面鍍有700-800nm帶通鍍膜。

5.根據權利要求4所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量的檢測裝置，其特征在于，還包括用 于減少激光在玻璃藥瓶中折射過多導致的光學噪聲的第一光闌(12)和用于消除雜散光進 入光電探測器導致的光學噪聲的第二光闌(13)，所述的第一光闌(12)設置于準直透鏡組件 (5)和被測密封玻璃藥瓶(6)之間，所述的第二光闌(13)設置于聚焦透鏡組件(7)和光電探 測器組件(8)之間。

6.一種玻璃藥瓶內氧氣含量檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：采集已知氧氣含量的玻璃藥瓶標準品作為初始建模樣本；

步驟二：對每瓶標準品進行檢測得到以二次諧波為表達形式的檢測結果，并對檢測結 果進行數據預處理，以得到二次諧波半高譜峰面積作為特征值；

步驟三：對預處理后的各二次諧波半高譜峰面積和對應濃度進行線性最小二乘擬合， 得到氧氣濃度反演模型；

步驟四：對被測玻璃藥瓶和真空藥瓶進行現場檢測，數據平均、濾波、特征值提取和實 時扣除現場背景處理后，將檢測數據送往步驟三中建立的氧濃度反演模型，獲取氧氣含量 預測結果。

7.根據權利要求6所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量檢測方法，其特征在于，在執行步驟 一之前，首先設置激光器工作參數，分別改變激光器的工作溫度和工作電流，用波長計記錄 激光器的發射光束波長，同時觀測光電轉換后的吸收信號波形，最終使吸收峰處于吸收信 號中心處。

8.根據權利要求7所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量檢測方法，其特征在于，在執行步驟 一之前，首先優化系統參數，依次改變低頻鋸齒波信號的掃描幅度和掃描頻率、高頻正弦波 信號的調制幅度和調制頻率、鎖相器的延時時間，進行多次測試，提取二次諧波幅值及求出 相應標準差，確定相應的參數值。

9.根據權利要求7所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量檢測方法，其特征在于，所述的步驟 一中，標準品至少包括氧含量為0％在內的兩個以上已知氧氣含量的玻璃藥瓶。

10.根據權利要求9所述的一種玻璃藥瓶內氧氣含量檢測方法，其特征在于，所述的步 驟二中的數據預處理包括以下步驟：

步驟1：對每個建模樣本采樣得到所有二次諧波信號進行平均，得到一列二次諧波數 據；

步驟2：移動平滑濾波快速處理，采集當前的數據點左右的多個數據點，將這些點用3次 多項式進行最小二乘擬合，用擬合得到的多項式計算出該測量點的值，作為平滑結果；

步驟3：提取半高譜峰面積，用梯形積分法求出以二次諧波的半峰寬所對應的采樣區域 為波長范圍，此范圍內二次諧波的譜峰面積，作為二次諧波信號特征值；

步驟4：背景扣除，將步驟三中得到的特征值減去初始建模樣本中的0％樣本所對應的 特征值。