[發明專利]液體中溶質種類及濃度檢測系統

在審

• 申請號: 202110765699.0
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113484285A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 田東文;徐芷懿;欒鈺玲;潘葛依
• 申請（專利權）人: 上海出版印刷高等?？茖W校
• 主分類號: G01N21/59
• 分類號: G01N21/59;G01N21/25;G01N21/01
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 盧泓宇

本發明提供一種針對液體的溶質種類及濃度檢測系統，用于對含有不同溶質的多種待測液體進行光譜檢測并檢測出該待測液體中溶質的待測種類和待測濃度，其特征在于，包括：圖像采集裝置，具有用于分別盛放不同的待測液體多個器皿槽、設置在器皿槽底部的背光光源以及用于對器皿槽中的待測液體進行圖像采集從而得到相應的液體色彩圖像的掃描頭；顏色值提取部，提取液體色彩圖像中待測液體的顏色值作為待測顏色值；光譜透射率重建部，具有預定的光譜重建模型，用于根據待測顏色值重建出對應的光譜透射率作為光譜透射率；以及溶質種類濃度確定部，根據重建光譜透射率確定對應的種類以及濃度并分別作為待測液體中溶質的待測種類和待測濃度。

技術領域

本發明屬于光譜檢測領域，具體涉及一種針對液體的溶質種類及濃度檢測系統。

背景技術

液體中溶質成分及含量的檢測在藥物、食品、農業、環境等領域均有涉及，其在產品的品質與生產效率的控制中具有十分重要的地位。例如，在藥物的生產環節中，常常需要確定某些中間試劑中溶質的具體含量，進而在含量符合要求時進行后續生產來保證最終生產的藥品能夠符合標準。

目前，通常采用分離檢測技術、物理化學技術、光譜分析技術來對液體中溶質的成分和含量進行檢測。但前兩者的檢測周期長，操作不便，因此，通過對液體進行光譜分析從而確定其中溶質的含量是一種相對簡便、且能保證檢測精度的方法。

然而，光譜分析技術需要依賴于對液體的光譜進行檢測，這種光譜檢測一般需要通過專業的光譜檢測設備(如光譜儀)來實現。這種光譜檢測設備的成本高昂，當設備發生故障時，更換、維修成本較高，不利于降低工業生產的成本，并且光譜儀每一次光譜檢測的時間也相對較長(至少1分鐘左右)，在流水線生產中容易拖慢最終產品的生產效率。

除此之外，傳統的光譜檢測方法也只能針對已知溶質的液體進行檢測，即，在溶質已知的情況下，通過光譜分析檢測出該類溶質在液體中的濃度。而針對未知溶質的液體，相應的檢測方法就會變得非常復雜，難以應用至流水線生產中。

發明內容

為解決上述問題，提供一種能夠通過掃描頭掃描顏色來檢測出液體中溶質的種類以及相應濃度的檢測系統，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種針對液體的溶質種類及濃度檢測系統，用于對含有不同溶質的多種待測液體進行光譜檢測并檢測出該待測液體中溶質的待測種類和待測濃度，其特征在于，包括：圖像采集裝置，具有用于分別盛放不同的待測液體多個器皿槽、設置在器皿槽底部的背光光源以及用于對器皿槽中的待測液體進行圖像采集從而得到相應的液體色彩圖像的掃描頭；顏色值提取部，提取液體色彩圖像中待測液體的顏色值作為待測顏色值；光譜透射率重建部，具有預定的光譜重建模型，用于根據待測顏色值重建出對應的光譜透射率作為光譜透射率；以及溶質種類濃度確定部，基于光譜透射率與溶質的種類和濃度之間的對應關系，根據重建光譜透射率確定對應的種類以及濃度并分別作為待測液體中溶質的待測種類和待測濃度。

本發明提供的針對液體的溶質種類及濃度檢測系統，還可以具有這樣的技術特征，其中，所述光譜重建模型預先通過如下訓練步驟得到：步驟S1，獲取所述圖像采集裝置預先對含有不同溶質、不同濃度的標準液體分別進行采集得到的多個標準液體色彩圖像；步驟S2，獲取各個所述標準液體色彩圖像中所述標準液體的顏色值作為標準顏色值以及對應的光譜透射率作為標準光譜透射率；步驟S3，對所述標準顏色值進行聚類并使得多個所述標準顏色值被劃分為若干個色彩簇；步驟S4，依次將每個所述色彩簇中的所述標準顏色值按照大小進行排序并形成對應的若干個有序色彩簇；步驟S5，按照各個所述有序色彩簇中所述標準顏色值的順序，依次基于該標準顏色值以及對應的所述標準光譜透射率對初始光譜重建模型進行訓練，直到符合預定條件并得到訓練好的光譜重建模型，訓練好的光譜重建模型能夠基于所述待測顏色值得到對應的所述重建光譜透射率。