[發明專利]飛行時間質譜儀的重疊峰分離方法及系統

有效

• 申請號: 201811210487.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109522801B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 鄭瀛;萬華慶;李良;胡琮亮;羅南杭;武永明;鄒海
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 陳銳

本發明公開了一種飛行時間質譜儀的重疊峰分離方法及系統，涉及質譜數據預處理以及信息提取領域。該方法包括以下步驟：獲取飛行時間質譜譜圖；在譜圖中選擇1個鄰近重疊峰的單獨譜峰，采用小波基函數對當前譜峰作連續小波變換，得到小波系數曲線，根據小波系數曲線獲取當前譜峰的寬度估計值；對譜圖的重疊峰作傅里葉去卷積處理后得到理想譜圖，根據理想譜圖獲取重疊峰中的譜峰個數和譜峰估計位置；以寬度估計值、譜峰個數和譜峰估計位置作為初始參數，限定重疊峰中所有譜峰的寬度相同，基于最小二乘法對重疊峰作高斯擬合，獲得精確譜峰參數。本發明能夠在有效分離飛行時間質譜儀的重疊峰的基礎上，避免譜峰失真，顯著降低產生錯誤擬合結果的概率。

技術領域

本發明涉及質譜數據預處理以及信息提取領域，具體涉及一種飛行時間質譜儀的重疊峰分離方法及系統。

背景技術

飛行時間質譜以其分辨率高、質量分析范圍寬和檢測速度快等優點成為一種應用廣泛的分析技術。由于同質異位素的存在，因此當飛行時間質譜儀的分辨率不足時，離子譜峰會發生重疊，形成重疊峰。為了提高飛行時間質譜儀的分辨能力，需要通過數據處理方式分離重疊峰。

目前常用的重疊峰分離方法一般為2種：

(1)傅里葉自去卷積法，傅里葉自去卷積法能夠在保持譜峰面積不變的前提下，使譜峰寬度變窄，但容易產生負旁瓣，造成譜峰失真。

(2)曲線擬合法，曲線擬合是當前應用最廣泛的重疊峰分離方法，該方法首先需要確定譜峰位置，然后基于最小二乘擬合獲得子峰參數，完成譜峰分離。但是，該方法的重疊峰分離能力受限于譜峰位置的檢測能力，且單純依靠最小二乘法進行擬合，重疊程度高時，很容易產生錯誤的擬合結果。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明解決的技術問題為：如何在有效分離飛行時間質譜儀的重疊峰的基礎上，避免譜峰失真，顯著降低產生錯誤擬合結果的概率。

為達到以上目的，本發明提供的飛行時間質譜儀的重疊峰分離方法，包括以下步驟：

S1：獲取飛行時間質譜譜圖，譜圖中包括由多個譜峰重疊形成的重疊峰、以及單獨的譜峰，轉到S2；

S2：在譜圖中選擇1個鄰近重疊峰的單獨譜峰，根據譜圖噪聲水平選擇尺度參數；根據選擇的尺度參數，采用小波基函數對當前譜峰作連續小波變換，得到小波系數曲線，根據小波系數曲線獲取當前譜峰的寬度估計值；對譜圖的重疊峰作傅里葉去卷積處理后得到理想譜圖，根據理想譜圖獲取重疊峰中的譜峰個數和譜峰估計位置；

S3：以S2中所述寬度估計值、譜峰個數和譜峰估計位置作為初始參數，限定重疊峰中所有譜峰的寬度相同，基于最小二乘法對重疊峰作高斯擬合，獲得精確譜峰參數。

在上述技術方案的基礎上，S2中所述小波基函數為高斯小波系，所述當前譜峰為高斯峰形。

在上述技術方案的基礎上，S2中所述根據小波系數曲線獲取當前譜峰的寬度估計值的流程包括：當前譜峰的寬度估計值為小波系數曲線的極大值和極小值的橫軸距離。

在上述技術方案的基礎上，S2中所述對譜圖的重疊峰作傅里葉去卷積處理后得到理想譜圖f′(t)的計算公式為：

其中代表傅里葉逆變換，F(w)代表飛行時間質譜譜圖的傅里葉變換，G(w)代表特征函數的傅里葉變換。

在上述技術方案的基礎上，S3中所述高斯擬合公式為：

其中f″(t)代表飛行時間質譜譜圖的計數強度值，n代表譜峰個數，A_i為第i個譜峰的面積，exp代表以自然常數e為底的指數函數，t代表飛行時間譜圖的質量數，μ_i代表第i個峰的位置，σ代表譜峰寬度，σ的初始值為寬度估計值；