[發明專利]一種拉曼光譜增強測量系統及測量方法

有效

• 申請號: 202011641551.8
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112834481B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 王豪;袁麗鳳;徐善浩;羅川;林振興;倪鋒萍
• 申請（專利權）人: 寧波海關技術中心
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 王峰剛

本發明屬于光譜檢測技術領域，公開了一種拉曼光譜增強測量系統及測量方法，所述拉曼光譜增強測量系統包括：樣品采集模塊、樣品預處理模塊、拉曼光譜測量模塊、光譜預處理模塊、特征提取模塊、特征處理模塊、光譜增強模塊、中央處理和控制模塊、原始譜圖獲取模塊、原始譜圖預處理模塊、數據處理模塊、數據傳輸模塊、數據存儲模塊、人機交互模塊。本發明通過光譜增強模塊能夠有效增強針對瑞利散射、寬帶熒光等雜散光的濾除效果，提高系統整體的探測效率，通過樣品采集模塊有效保證了檢測結果的準確度；同時，通過樣品預處理模塊削弱了由于樣品不均等其他影響因素對激光拉曼光譜測量結果的影響，提高了本發明所述測量方法的可靠性和準確度。

技術領域

本發明屬于光譜檢測技術領域，尤其涉及一種拉曼光譜增強測量系統及測量方法。

背景技術

目前，拉曼光譜(Raman?spectra)，是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。

拉曼光譜技術是一種基于拉曼散射效應，通過測量與激發光頻率不同的散射光，從而對分子結構進行分析的光譜測量技術。由于在光與物質相互作用過程中，物質的拉曼頻移僅與其分子的振動和轉動能級有關，不同物質分子具有不同的拉曼頻移，所以拉曼光譜技術具有高度化學特異性，可實現對物質成分的分析鑒別。同時，由于該技術可實現樣品的無損、無接觸探測，所以具有探測時間短、樣品用量少等優勢，近年來被廣泛應用于安檢、化學、生物醫學、考古學等領域。

然而傳統拉曼光譜(CR)技術一般針對百μm量級的近表層成分以及透明介質覆蓋下的內部成分進行分析，所以在一些不/半透明漫散射介質覆蓋的樣品分析和檢測性應用中，CR技術無法得到有效的探測結果。而且現有的拉曼光譜檢測方法對檢測結果有較大的操作誤差，難以滿足現場顆粒表面污染物精確定量檢測的要求。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)在一些不/半透明漫散射介質覆蓋的樣品分析和檢測性應用中，CR技術無法得到有效的探測結果。

(2)現有的拉曼光譜檢測方法對檢測結果有較大的操作誤差，難以滿足現場顆粒表面污染物精確定量檢測的要求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種拉曼光譜增強測量系統及測量方法。

本發明是這樣實現的，一種拉曼光譜增強測量方法，所述拉曼光譜增強測量方法包括以下步驟：

步驟一，通過人機交互模塊對預設參數進行輸入，并根據預設參數建立對應的原始拉曼光譜數據庫，將原始拉曼光譜數據庫存儲于數據存儲模塊；通過樣品采集模塊利用樣品收集裝置對需要進行檢測的樣品進行定量采集；

步驟二，通過樣品預處理模塊利用實驗設備對采集樣品進行預處理，獲取待測樣品的圖像信息，其中，所述實驗設備為CCD或數碼相機；通過拉曼光譜測量模塊利用拉曼光譜檢測儀對樣品的多個測量點進行激光光譜測量，獲取待測樣品的光譜信息；

步驟三，通過光譜預處理模塊在拉曼光譜檢測儀的發射光路增加多片濾波片，對瑞利散射和寬帶熒光的雜散光進行濾除；分別對獲取的圖像信息和光譜信息進行預處理后，通過特征提取模塊利用特征提取程序分別獲取待測樣品的圖像信息特征和光譜信息特征；

步驟四，通過特征處理模塊利用處理程序分別對圖像特征和光譜特征進行歸一化處理后，利用自適應刪減方法或自適應刪減和人工神經網絡聯合方法分別對歸一化后的圖像特征和光譜特征進行自適應篩選，提取有用特征；

步驟五，通過光譜增強模塊利用光譜增強程序采用人工神經網絡方法或距離最近方法對有用圖像特征和光譜特征進行融合，獲得融合增強處理后的拉曼光譜；通過中央處理和控制模塊利用單片機或控制器對所述拉曼光譜增強測量系統各個受控模塊的正常運行進行協調控制；