[發明專利]一種特異性去噪的水溶液二維相關光譜檢測技術

在審

• 申請號: 201710263869.9
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107515199A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 周俊;饒鑫;田珺宏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及光譜技術領域，尤其涉及一種特異性去噪的水溶液二維相關光譜檢測技術。

背景技術

當前的光譜技術大部分都是基于傳統的光譜學分析方法，即一維光譜分析。對于簡單體系，傳統的一維光譜分析方法可以很容易得到直觀的平面光譜圖，但當遇到復雜體系，特別是多個因素共同作用于體系，或是若干個因素之間互有相關時，一維光譜分析方法就顯示出很大的局限性。二維相關光譜技術通過對系列光譜經行相關分析，得到光譜的二維信息，極大地提高了對重疊信號的分析能力，具備快速發現被隱藏的光譜特征的功能，在生物、醫藥、食品和化工等領域的定性鑒別、定量分析、結構分析、反應過程等諸多方面的研究有著極為廣泛的用途。

而在這些諸多的應用中，水溶液作為一種最為常見的復雜體系，其二維相關光譜的分析是一個比較難解決的問題。其中，最主要的問題是在研究水溶液中的研究對象時，液態的自由水始終作為研究對象的背景參考而存在。為了獲取更多與研究對象本身有關的信息，有時需要將背景參考扣除掉，通常需要將背景參考的光譜先測出來備用。但在外界擾動實驗中，水背景的光譜本身也是變化的，如水的介電常數隨溫度、壓力、pH值等環境變化會有很大改變。因此，我們需要預先把外擾作用下水的光譜測出來，與外擾值一一對應起來，用來校正外界擾動實驗中的背景參考，提高二維相關光譜實驗的精度。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在的問題與不足，提供一種對水溶液進行特異性去除背景噪聲的二維相關光譜檢測方法。該方法可以快速去除水溶液中水背景的噪聲，特異性增強研究對象本身及其與水環境互作用產生的光譜特征。

為了實現上述目的，本發明方案如下：

首先，測量對應外擾作用下水的系列光譜，建立相應的數據庫；然后，測量所研究對象的水溶液在相同外擾作用下的系列光譜；接著，結合之前建立的數據庫和空間投影技術，去除所得光譜中的水背景噪聲，得到所研究對象的水溶液在特異性去除水背景噪聲后的光譜信息；最后，通過對這些光譜信息進行二維相關分析，得到特異性去噪的水溶液二維相關光譜。

本發明具有如下優點：

1.本發明可以特異性去除水溶液的水背景噪聲，具有更好的實用性。

2.本發明限制條件極少，可應用的研究領域極為廣泛。

3.本發明在傳統二維相關光譜檢測設備上即可運行，無需增加附件，節約成本，對傳統設備有極好的兼容性，有極好的推廣性。

4.本發明的運算量適中，使用靈活。

下面結合附圖對本發明作進一步的說明。

附圖說明

圖1為獲得廣義二維相關光譜的原理圖。

圖2為獲得特異性去噪的水溶液二維相關光譜的原理圖。

圖3為空間投影技術應用于光譜的原理示意圖。

圖4為空間投影技術的原理示意圖。

圖5為二維相關光譜的等高線表示法示意圖。

圖6為牛血清蛋白(BSA)水溶液在特異性去噪前的二維太赫茲相關光譜圖。

圖7為牛血清蛋白(BSA)水溶液在特異性去噪后的二維太赫茲相關光譜圖。

具體實施方式

下面結合本發明的附圖對本發明加以進一步說明，應指出的是，所描述的實施例僅為了便于對發明的理解，而對其不起任何限定作用。

如圖2所示，本發明所述特異性去噪的水溶液二維相關光譜檢測技術，包括如下步驟：

A、檢測水(一般用三蒸水)在相應外擾狀態下的系列光譜，建立數據庫；或從現有數據庫提取已有的水背景的系列光譜。

B、檢測水溶液在外擾狀態下的系列光譜。

C、計算二者的動態光譜y_d(v,t)，計算公式如下：

其中，外擾T_min和T_max之間的光譜信號為y_(v,t)，v為波數；外擾變量的變化必須是等步長的。

D、基于空間投影技術和奇異值分解，計算特異性去除水背景噪聲的光譜：

A_p＝R_YA

A_np＝A-A_p

其中，Y為水在外擾狀態下的系列光譜數據，A為水溶液在外擾狀態下的系列光譜數據，A_np為特異性去除水背景噪聲的系列光譜數據。