[發明專利]一種測量痕量金屬離子濃度的方法和裝置

有效

• 申請號: 201710188941.6
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106918567B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陽春華;龔娟;吳書君;朱紅求;李勇剛;陳俊名
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;G06F17/18;G06F17/16;G06F17/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 湯財寶

1.一種測量痕量金屬離子濃度的方法，其特征在于，包括：

S1，根據包含痕量金屬離子的溶液在全波段的吸光度，使用預測均方根誤差獲取所述全波段內的最優波長區間；

其中，所述步驟S1包括：

S11，將所述全波段分為多個子區間，通過PLS建模獲取每個所述子區間模型的預測均方根誤差；

S12，將所述預測均方根誤差從小到大的多個所述子區間合并，獲取所述最優波長區間；

S2，通過相關系數法獲取所述最優波長區間內測量所述痕量金屬離子濃度的有效波長點；

其中，所述步驟S2包括：

S21，根據所述最優波長區間內波長點對應的吸光度，獲取吸光度矩陣，并根據所述吸光度矩陣獲取相關系數矩陣；

S22，逐行地將所述相關系數矩陣中的元素與多個相關系數閾值分別進行比較，獲取所述元素大于所述相關系數閾值個數最多的目標行，每個所述相關系數閾值對應一個所述目標行；

S23，分別獲取每個所述目標行中大于對應的所述相關系數閾值的元素所對應的目標波長點，每個所述相關系數閾值對應的多個所述目標波長點構成一個波長子集；

S24，通過PLS建模獲取多個所述波長子集的預測均方根誤差，具有最小所述預測均方根誤差的所述波長子集所包含的目標波長點為所述有效波長點。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

S3，對所述有效波長點通過PLS建模，建立濃度與所述溶液的吸光度之間的回歸模型，分離計算得到所述痕量金屬離子的濃度值。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S1之前還包括：通過紫外可見分光光度法，獲取所述溶液在470-800nm的全波段的吸光度。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸光度矩陣A為：

其中，l為波長點數，m為樣本數；

所述相關系數矩陣R為：

其中，r_ij為所述吸光度矩陣A第i行和第j行的皮爾遜相關系數；

其中，皮爾遜相關系數r為：

5.根據權利要求要求1所述的方法，其特征在于，所述預測均方根誤差為：

其中，RMSEP為所述預測均方根誤差，是第i個樣本的估計值，y_i是第i個樣本的實際測量值，n是校正集樣本個數，N是預測集樣本個數。

6.一種測量痕量金屬離子濃度的裝置，其特征在于，包括：

第一獲取模塊，用于根據包含痕量金屬離子的溶液在全波段的吸光度，使用預測均方根誤差獲取所述全波段內的最優波長區間；

其中，所述第一獲取模塊具體用于：

將所述全波段分為多個子區間，通過PLS建模獲取每個所述子區間模型的預測均方根誤差；

將所述預測均方根誤差從小到大的多個所述子區間合并，獲取所述最優波長區間；

第二獲取模塊，用于通過相關系數法獲取所述最優波長區間內測量所述痕量金屬離子濃度的有效波長點；

其中，所述第二獲取模塊具體用于：

根據所述最優波長區間內波長點對應的吸光度，獲取吸光度矩陣，并根據所述吸光度矩陣獲取相關系數矩陣；

逐行地將所述相關系數矩陣中的元素與多個相關系數閾值分別進行比較，獲取所述元素大于所述相關系數閾值個數最多的目標行，每個所述相關系數閾值對應一個所述目標行；

分別獲取每個所述目標行中大于對應的所述相關系數閾值的元素所對應的目標波長點，每個所述相關系數閾值對應的多個所述目標波長點構成一個波長子集；

通過PLS建模獲取多個所述波長子集的預測均方根誤差，具有最小所述預測均方根誤差的所述波長子集所包含的目標波長點為所述有效波長點。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，還包括：

分離計算模塊，用于對所述有效波長點通過PLS建模，建立濃度與所述溶液的吸光度之間的回歸模型，分離計算得到所述痕量金屬離子的濃度值。