[發明專利]一種基于拉曼全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法

在審

• 申請號: 201810219592.4
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108802000A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 黃梅珍;徐薈迪;林露璐;徐永浩
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，將膽固醇和維生素混合物與膽維丁配制成不同質量百分比含量膽維丁的樣品；

步驟2，通過拉曼光譜儀測量上述不同含量膽維丁樣品的光譜信號，經過預處理后得到拉曼光譜數據；

步驟3，采用多元統計分析方法對處理后的拉曼光譜全譜數據進行分析處理建立定量分析模型；

步驟4，利用定量分析模型對未知含量的被測樣品進行膽維丁定量分析。

2.根據權利要求1所述的基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，所述采用多元統計分析方法對處理后的拉曼光譜全譜數據進行分析處理建立定量分析模型，是指：先將預處理后的樣本的光譜數據分成訓練樣本集和測試樣本集，然后分成兩個步驟：

第一步，利用訓練樣本集構建模型，利用訓練樣本集建立濃度和拉曼光譜的對應模型，包括波段范圍選擇與建立定量分析模型步驟；

第二步，通過測試樣本驗證模型，將測試樣本代入建立的模型中進行預測和擬合分析，包括波段范圍選擇與定量分析模型預測步驟。

3.根據權利要求2所述的基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，所述多元統計分析方法為偏最小二乘法PLS、PCA-LDA、聚類分析中任一種。

4.根據權利要求1所述的基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，步驟2中：所述預處理包括基線校正、平滑濾波和面積歸一化，這三種處理單獨執行或按照順序依次執行。

5.根據權利要求4所述的基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，所述基線校正，是指對未經處理的原始拉曼光譜數據進行基線校正；

基線校正流程為：設R(v)為原始拉曼信號強度，P(v)為一階擬合多項式，U(v)為殘差，RS(v)為最終得到的拉曼光譜信號強度，誤差函數E(w)用均方根誤差(RMS)來表示，則：

U(v)＝R(v)-P(v) (1)

誤差函數E(w)為

n為光譜信息中數據點個數，v表示拉曼位移，(2)式指計算過程遍歷整個光譜，標準差E(w)視為噪聲水平的近似值；

將拉曼原始信號賦值給R₀(v)，同時將此次計算記錄為第一次迭代，得到P₁(v)；

判斷計算結果是否符合條件

R_i(v)<P_i(v)+E(w) (4)

若符合條件則

R_i(v)＝R_i-1(v) (5)

反之，則

R_i(v)＝P_i(v)+E(w) (6)

其中i表示迭代次數，當R_i(v)計算結果符合收斂條件

P_i(v)＝P_i-1(v) (7)

迭代過程終止，最終得到拉曼數據RS(v)：

RS(v)＝P₀(v)-P_i(v) (8)。

6.根據權利要求4所述的基于拉曼光譜全譜分析的無損快速膽維丁含量定量方法，其特征在于，所述平滑濾波，是指對基線校正后的光譜數據進行平滑濾波；

采用SGF濾波法(Savitzky-Golay Filter)，通過對窗口內部的數據做多項式最小二乘擬合，得到窗口中心位置處像素平滑后的值，波長k處經卷積平滑后的平均值為：

式中，h_i為平滑系數，H為歸一化因子，其中h_i基于最小二乘法原理通過多項式擬合求得，2ω為窗口寬度，x_k+i為波長k+i處光譜強度。