[发明专利]一种极谱数据分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种极谱分析方法，具体的涉及一种极谱数据采集、数据处理，最后得出需要结果的快速准确的极谱数据分析方法。

背景技术

极谱对样品中离子浓度的计算，是通过计算电势峰高或者面积并且与相同条件下的标准溶液相比较得出，默认浓度为0时电势为0。所以在极谱对样品进行测量前，先对标准溶液进行标定，找到当前样品浓度和电流峰高或面积之间对应关系。

极谱仪器在扫描得到谱线数据后，峰的基线不为简单的直线；且峰型不规则，峰型与扫描前的富集时间、扫描过程中扫描速率(电压改变速率)、扫描电压范围、扫描电压步长和样品本身浓度有关；所述富集时间的定义如下：以玻碳或者金盘作为工作电极，将还原电势施加于工作电极并不停搅拌溶液，当电极电势超过某种金属离子的析出电势，溶液中被分析的金属离子还原为金属电镀于工作电极表面，电势施加时间越长，还原出来电镀于电极表面的金属越多，电势施加的时间就为富集时间。直接对谱线进行峰面积计算时本底扣除困难且误差较大，导致金属离子浓度计算误差较大。

发明内容

为克服现有技术中金属离子浓度计算误差较大的不足，本发明旨在提供一种快速准确的极谱数据分析方法，以使得金属离子浓度的计算快速准确。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种极谱数据分析方法，其包括以下步骤，

步骤1)极谱数据采集：通过极谱仪扫描得到谱线，设置所述极谱仪的扫描条件富集时间范围为5-50s；扫描速率范围为200-600mV/s；扫描电压范围为-4000mV～+4000mV；扫描电压步长范围为1-20mV；

步骤2)数据处理：计算所述谱线中选定的峰窗口的峰面积；

步骤3)金属离子浓度计算：步骤3.1)对已知浓度的标准样品进行极谱数据采集及数据处理后，得到标注样品的峰面积，进而可得出样品浓度和峰面积比例关系，默认峰面积为0时浓度为0；步骤3.2)对测量样品进行极谱数据采集及数据处理后，得到测量样品的峰面积，根据样品浓度和峰面积比例关系则可计算出样品离子浓度。

进一步的，所述步骤2数据处理，包括以下具体实施步骤：

步骤2.1)对所述谱线采用4点滑动平均的方法进行除噪，所述4点滑动平均的公式为

p(n)＝(p(n-1)+p(n)+p(n+1)+p(n+2))÷4            (1)

式(1)中，p(n-1)表示谱线数据点集合p中第n-1个点的纵坐标值；p(n)表示第n个点的纵坐标值；p(n+1)表示第n+1个点的纵坐标值；p(n+2)表示第n+2个点的纵坐标值；

步骤2.2)通过所述极谱仪对金属离子溶液进行多次扫描后，选择其峰窗口的最大范围作为峰窗口范围，以确保每次处理时都能正确包含金属扫描峰；

步骤2.3)对选定的峰窗口范围进行基线处理实现峰型校正，所述峰窗口范围即确定进行基线处理的谱线的横坐标的范围；

步骤2.4)通过步骤2.3中选择的谱线的横坐标范围计算峰窗口的峰面积，计算方法为选定谱线的横坐标范围内各点纵坐标上对应值相加。

进一步的，所述步骤2.3对选定的峰窗口范围通过基线处理进行峰型校正的具体步骤如下：

步骤2.3.1)添加凸函数，对被处理的谱线数据上添加一个凸函数，公式为

f(x)＝(y_max-y_min)÷a×(x-x₀)²÷(x_e-x₀)²            (2)

式(2)中，f(x)表示凸函数；y_max表示被处理谱线数据纵坐标最大值；y_min表示被处理谱线数据纵坐标最小值；x表示被处理谱线数据的横坐标值；x₀表示被处理谱线数据的中间点横坐标值；x_e表示被处理谱线数据的最后一个点横坐标值；a为一个经验值，范围为1～50，优选的，所述a取10；

步骤2.3.2)寻找下凸包，首先对P中点集排序，产生一个有序点列{P₁，P₂，...，P_n}，然后逐一引入P中的点，并且在凸包中每增加P中一个点，都对当前凸包做相应的调整和更新，所述P为添加过凸函数的谱线数据的数据集，所述的调整和更新包含如下步骤：