[發明專利]一種寬場傳輸動態液體成份分析方法及裝置

在審

• 申請號: 201910191440.2
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN111693493A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 王冠學;丁思同;苗玉;李月;高秀敏
• 申請（專利權）人: 量敏傳感技術（上海）有限公司
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種寬場傳輸動態液體成份分析方法及裝置，裝有待測動態液體的容器管與晶體緊密貼合，基于光場全反射的原理對待測動態液體成份進行檢測。光源經整形模塊發出平行準直光束到全息相位板，經相位調制至同一直線，該直線具有多個聚焦光斑。該組光場在晶體與裝有動態液體溶液的容器內一定深度的液體表面上發生衰減全反射，反射光場被探測模塊接收，并利用本發明開創性提出的一種結合本系統的光檢測信號放大方法對反射光場進行分析處理，即可得到所需要的動態液體的相關數據信息以及實時變化信息。該系統及方法具有方法簡單、非直接接觸、靈敏度高、實時性好、高可靠性、信息量大、功能易于擴充等特點。

技術領域

本發明涉及一種寬場傳輸動態液體成份分析方法及裝置，屬于痕量物質分析技術領域。

背景技術

流體是能流動的物質，它是一種受任何微小剪切力的作用都會連續變形的物體。流體是液體和氣體的總稱。流體成分檢測需求廣泛存在于環境分析、資源勘探、食品安全、生命科學、醫學醫療、工業過程控制、國防安全等許多領域，并且這些領域對流體成分檢測的靈敏度要求也越來越高。水中物質分析檢測技術是流體成分檢測一個具有代表性的實際應用案例，水資源是人類社會發展不可或缺并且不可替代的重要資源之一，對社會經濟的發展以及人們的日常生活與生產都發揮著保障的作用。而在對水資源質量的調查與把控中，水質分析發揮著重要的作用，對水質進行分析檢測，保證生產生活的用水質量有著重要的意義。

在先技術中，存在流體成分檢測技術，例如水質分析儀，國內外多家公司存在市場流通檢測技術產品，例如美國哈希公司、日本島津公司、奧地利是能公司、國內聚光公司、先河公司等，現有技術可以測量流體成分，但是存在一些本質不足：1)檢測方法復雜，采樣式水質分析儀，需要把被檢測水采樣進行預處理，然后利用化學或物理的檢測原理進行分析，并且需要更換試劑等流程，對操作人員要求高，使用不便利，方法復雜，存在二次環境污染的可能；2)在先技術采用化學試劑反應，或者物理光學光譜檢測等，在檢測過程中不存在有用信息級聯方法效應，所以分析檢測的靈敏度有限，并且容易收到干擾，影響檢測技術使用的可靠性；3)結構復雜、難于集成、功能不易拓展。

發明內容

本發明的目的在于針對上述技術存在的不足，提供一種寬場傳輸動態液體成份分析方法及裝置，具有方法簡單、使用方便、便于集成和小型化、靈敏度高、高可靠性、高穩定性、實時性好、適合動態長期監測、非直接接觸、舒適度高、成本低、靈活度高、適用范圍廣、功能易于擴充等特點。

本發明的技術方案是：一種寬場傳輸動態液體成份分析方法及裝置，包括樣品模塊、光源整形模塊、檢測模塊，其特征在于：所述樣品模塊由晶體與盛有動態液體的容器組合而成，晶體與盛有動態液體的容器間緊密貼合，光源整形模塊發出平行準直光束到全息相位板，經相位調制至同一直線，該直線具有多個聚焦光斑，該光場在晶體與裝有動態液體溶液的容器內一定深度的液體表面上發生衰減全反射，經反射回來的光場被檢測模塊接收，利用本發明提出的一種結合本系統的開創性光檢測信號放大方法對反射光束進行相應分析處理，其中所述開創性光檢測信號放大方法為將檢測模塊接收到的光場反映出的待測液體成份信息構造成多個數學模型，將待測動態液體成份信息高效、靈敏的檢測出來，并且可以將動態液體成份的微小變化轉換為可檢測出來的明顯數據變化。具體方法步驟為：

1)探測器接收到反射光場在當前時刻的一組光強信息，將該組光強數據記為矩陣A＝[A₁,A₂……A_n]。

2)考慮到各平行光場同時攜帶有待測成份信息與各種干擾信息，現本發明利用提出的光檢測信號放大方法將接收到的數據中有用待測信息很好的提取出來，并且將其靈敏度極高、準確率極高的轉換成數字表示形式。由于各光場所攜帶的有用信息相同，而無用的干擾信息可變，構造矩陣B

矩陣B反映了當前時刻攜帶待測液體信息的所有光場數據信息以及當前時刻不同干擾信息影響下不同位置接收信息的變化差值。