[發明專利]用于外推校準光譜的系統和計算機實施的方法

在審

• 申請號: 202110372939.0
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113496100A
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 凱文·盧德盧姆;馬克·溫特;本杰明·謝勒;劉翔
• 申請（專利權）人: 光譜傳感器公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G01N21/39;G06F119/02
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 趙曉祎;戚傳江

本申請涉及用于外推校準光譜的系統和計算機實施的方法。本公開涉及一種用于預測校準光譜的計算機實施的方法，該方法包括提供使用與在不同壓力下的不同氣體種類相對應的歷史校準數據訓練的機器學習模型的步驟。該計算機實施的方法還包括以下步驟：使用分析儀對在一種壓力下的一個氣體種類執行校準掃描，并且使用機器學習模型和校準掃描為分析儀生成與在多種壓力下的一個或多個氣體種類相對應的校準曲線。此后，使用分析儀獲得光譜，并且使用該光譜和至少一條校準曲線生成濃度測量。

技術領域

本公開涉及使用機器學習模型對校準光譜進行預測。

背景技術

為了校準分析裝置，將已知含量和數量的校準流體通過該裝置，以產生已知濃度的測量。如果這些測量與校準流體中的已知量不一致，則相應地對分析裝置進行調整。對復雜分析裝置(諸如分析儀，或更具體地過程分析儀)的校準會既費時又費力。為了使測量對外部影響和隨時間產生的變化具有魯棒性，在工廠需要校準許多因素。

例如，使用TDLAS(可調諧二極管激光吸收光譜)分析儀，必須在不同的環境參數(包括壓力和溫度)下測量目標分析物的光譜和背景氣體矩陣的主要成分。最新技術包括假設恒定的裝置功能(其允許為每個儀器使用相同的矩陣)，或者為每個單獨的儀器測量校準矩陣所需的所有光譜。由于裝置之間的差異，前一種使用相同校準矩陣的方法在節省時間和資源的同時會固有地將不確定性引入到測量結果中。在考慮特定裝置功能的同時，測量校準矩陣的所有元素的后一種方法確實需要大量的時間和資源。除其它因素外，這兩種方法均無法解決現場發生的裝置老化問題。

發明內容

一方面，一種用于預測校準光譜的計算機實施的方法包括提供使用與在不同壓力下的不同氣體種類相對應的歷史校準數據訓練的機器學習模型的步驟。該計算機實施的方法還包括以下步驟：使用分析儀對在一種壓力下的一個氣體種類執行校準掃描，以及使用機器學習模型和校準掃描為分析儀生成與在多種壓力下的一個或多個氣體種類相對應的分析儀的校準曲線。此后，使用分析儀獲得光譜，并且使用該光譜和至少一條生成的校準曲線來生成濃度測量。

另一方面，一種系統包括計算機硬件，該計算機硬件包括至少一個可編程處理器和存儲指令的機器可讀介質，在至少一個可編程處理器執行所述指令時，所述指令促使計算機硬件執行操作，所述操作包括提供使用與在不同壓力下的不同氣體種類相對應的歷史校準數據訓練的機器學習模型。附加操作包括使用分析儀對在一種壓力下的一個氣體種類進行校準掃描，使用機器學習模型和校準掃描為分析儀生成與在多種壓力下的一個或多個氣體種類相對應的校準曲線，使用分析儀獲得光譜，以及使用該光譜和至少一條生成的校準曲線來生成濃度測量。

另一方面，一種計算機程序產品，包括對指令進行編碼的機器可讀存儲介質，在一個或多個可編程處理器執行所述指令時，所述指令促使一個或多個可編程處理器執行操作，所述操作包括提供使用與在不同壓力下的不同氣體種類相對應的歷史校準數據訓練的機器學習模型。附加操作包括使用分析儀對在一種壓力下的一個氣體種類進行校準掃描，使用機器學習模型和校準掃描為分析儀生成與在多種壓力下的一個或多個氣體種類相對應的校準曲線，使用分析儀獲得光譜，以及使用光譜和至少一條生成的校準曲線來生成濃度測量。

附圖說明

在下文中，參考附圖中示出的示例性實施例更詳細地描述本公開。

圖1a-1d示出多組曲線圖，其描繪由分析儀生成的并且指示儀器響應如何隨壓力變化的校準曲線；

圖2示出用于諸如通過使用來自圖1a-1d的曲線圖的信息來確定未知樣品中物質的濃度的方法步驟的流程圖；

圖3a至圖3d示出描繪校準曲線的一組曲線圖，所述校準曲線包括由分析儀針對多種氣體種類在預定數量壓力下生成的一組校準曲線；

圖4a至圖4d示出描繪校準曲線的一組曲線圖，所述校準曲線包括由分析儀針對僅一個氣體種類在一個預定壓力下生成的校準曲線；以及