[發明專利]偏振光譜特征融合的水中氨氮檢測方法

在審

• 申請號: 202210504116.3
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN114965293A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 許廷發;樊阿馨;李佳男;張宇寒;王茜;徐暢
• 申請（專利權）人: 北京理工大學重慶創新中心;北京理工大學
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/25;G06K9/62;G06N20/10;G06F17/16
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 陽佑虹

1.一種偏振光譜特征融合的水中氨氮檢測方法，其特征在于，方法用于偏振光譜特征融合系統，所述偏振光譜特征融合系統包括光源、反射鏡、四分之一波片、線偏振片、光纖透鏡和光纖光譜儀；

所述方法包括如下步驟：

C1：通過所述偏振光譜特征融合系統，基于目標水樣，采集偏振調制光譜；

C2：解調目標水樣反射光波的四個斯托克斯參量光譜；

C3：選取不同數量的偏振調制光譜和斯托克斯參量光譜分別進行光譜特征融合；

C4：基于氨氮濃度不同的目標水樣的特征融合光譜，進行光譜分類。

2.根據權利要求1所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，步驟C1，所述采集偏振調制光譜，包括如下步驟：

C101：使設置的光源發出的光波照射目標水樣，獲得攜帶水中氨氮信息的反射光波；

C102：對反射光波依次通過四分之一波片和線偏振片進行偏振調制；

C103：將偏振調制后的光波信息由光纖透鏡聚焦進入光纖光譜儀，獲得偏振調制后的光譜強度。

3.根據權利要求2所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，偏振調制的具體方式如下：

P_m＝M_LP×M_QWP×P＝M_total×P

其中，P＝(S₀,S₁,S₂,S₃)^T為入射到四分之一波片的光波的四個斯托克斯參量組成的向量，P_m＝(S'₀,S₁',S₂',S₃')^T為線偏振片出射的光波的四個斯托克斯參量組成的向量，M_QWP為四分之一波片的穆勒矩陣，M_LP為線偏振片的穆勒矩陣，M_total為四分之一波片和線偏振片組合的系統穆勒矩陣。

4.根據權利要求3所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，步驟C102中，對反射光波進行四次偏振調制；

所述四次偏振調制，對應的四分之一波片快軸角度依次為0度、0度、0度和45度，線偏振片透射軸角度依次為45度、135度、0度和45度。

5.根據權利要求4所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，所述目標水樣反射光波的四個斯托克斯參量和偏振度計算如下：

其中，S0、S1、S2、S3表示四個斯托克斯參量，DoP表示偏振度，分別表示四種偏振調制的光強值。

6.根據權利要求1所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，所述目標水樣包括標準氨氮水樣和環境氨氮水樣。

7.根據權利要求1所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，在步驟C3中，所述光譜特征融合，選取至少一個偏振調制光譜、至少一個斯托克斯參量光譜、至少一個偏振調制光譜和至少一個斯托克斯參量光譜的組合，進行特征融合。

8.根據權利要求7所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，所述光譜特征融合，還包括融合至少一種光強。

9.根據權利要求1-8任一項所述的水中氨氮檢測方法，其特征在于，所述偏振光譜特征融合系統，具體結構如下：

所述光源通過光纖環形照明器將光源投射在樣品上；

所述反射鏡用于接收反射光波，并反射至所述四分之一波片上；

所述四分之一波片將光波再投射到所述線偏振片上；

所述線偏振片將偏振調制后的光波發射至所述光纖透鏡上；

所述光纖透鏡與所述光纖光譜儀連接。