[发明专利]一种特异性去噪的水溶液二维相关光谱检测技术

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，尤其涉及一种特异性去噪的水溶液二维相关光谱检测技术。

背景技术

当前的光谱技术大部分都是基于传统的光谱学分析方法，即一维光谱分析。对于简单体系，传统的一维光谱分析方法可以很容易得到直观的平面光谱图，但当遇到复杂体系，特别是多个因素共同作用于体系，或是若干个因素之间互有相关时，一维光谱分析方法就显示出很大的局限性。二维相关光谱技术通过对系列光谱经行相关分析，得到光谱的二维信息，极大地提高了对重叠信号的分析能力，具备快速发现被隐藏的光谱特征的功能，在生物、医药、食品和化工等领域的定性鉴别、定量分析、结构分析、反应过程等诸多方面的研究有着极为广泛的用途。

而在这些诸多的应用中，水溶液作为一种最为常见的复杂体系，其二维相关光谱的分析是一个比较难解决的问题。其中，最主要的问题是在研究水溶液中的研究对象时，液态的自由水始终作为研究对象的背景参考而存在。为了获取更多与研究对象本身有关的信息，有时需要将背景参考扣除掉，通常需要将背景参考的光谱先测出来备用。但在外界扰动实验中，水背景的光谱本身也是变化的，如水的介电常数随温度、压力、pH值等环境变化会有很大改变。因此，我们需要预先把外扰作用下水的光谱测出来，与外扰值一一对应起来，用来校正外界扰动实验中的背景参考，提高二维相关光谱实验的精度。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的问题与不足，提供一种对水溶液进行特异性去除背景噪声的二维相关光谱检测方法。该方法可以快速去除水溶液中水背景的噪声，特异性增强研究对象本身及其与水环境互作用产生的光谱特征。

为了实现上述目的，本发明方案如下：

首先，测量对应外扰作用下水的系列光谱，建立相应的数据库；然后，测量所研究对象的水溶液在相同外扰作用下的系列光谱；接着，结合之前建立的数据库和空间投影技术，去除所得光谱中的水背景噪声，得到所研究对象的水溶液在特异性去除水背景噪声后的光谱信息；最后，通过对这些光谱信息进行二维相关分析，得到特异性去噪的水溶液二维相关光谱。

本发明具有如下优点：

1.本发明可以特异性去除水溶液的水背景噪声，具有更好的实用性。

2.本发明限制条件极少，可应用的研究领域极为广泛。

3.本发明在传统二维相关光谱检测设备上即可运行，无需增加附件，节约成本，对传统设备有极好的兼容性，有极好的推广性。

4.本发明的运算量适中，使用灵活。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为获得广义二维相关光谱的原理图。

图2为获得特异性去噪的水溶液二维相关光谱的原理图。

图3为空间投影技术应用于光谱的原理示意图。

图4为空间投影技术的原理示意图。

图5为二维相关光谱的等高线表示法示意图。

图6为牛血清蛋白(BSA)水溶液在特异性去噪前的二维太赫兹相关光谱图。

图7为牛血清蛋白(BSA)水溶液在特异性去噪后的二维太赫兹相关光谱图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图对本发明加以进一步说明，应指出的是，所描述的实施例仅为了便于对发明的理解，而对其不起任何限定作用。

如图2所示，本发明所述特异性去噪的水溶液二维相关光谱检测技术，包括如下步骤：

A、检测水(一般用三蒸水)在相应外扰状态下的系列光谱，建立数据库；或从现有数据库提取已有的水背景的系列光谱。

B、检测水溶液在外扰状态下的系列光谱。

C、计算二者的动态光谱y_d(v,t)，计算公式如下：

其中，外扰T_min和T_max之间的光谱信号为y_(v,t)，v为波数；外扰变量的变化必须是等步长的。

D、基于空间投影技术和奇异值分解，计算特异性去除水背景噪声的光谱：

A_p＝R_YA

A_np＝A-A_p

其中，Y为水在外扰状态下的系列光谱数据，A为水溶液在外扰状态下的系列光谱数据，A_np为特异性去除水背景噪声的系列光谱数据。