[发明专利]一种宽场传输动态液体成份分析方法及装置

权利要求书

1.一种宽场传输动态液体成份分析方法及装置，包括样品模块(1)、光源整形模块(2)、检测模块(3)，其特征在于：所述样品模块(1)由晶体(102)与盛有动态液体的容器(101)组合而成，晶体与盛有动态液体的容器间紧密贴合，光源整形模块(2)发出平行准直光束到全息相位板，经相位调制至同一直线，该直线具有多个聚焦光斑，该组光场在晶体与装有动态液体溶液的容器内一定深度的液体表面上发生衰减全反射，经反射回来的光场被检测模块(3)接收，利用本发明提出的一种结合本系统的光检测信号放大方法对反射光场进行相应分析处理，其中所述光检测信号放大方法为将检测模块(3)接收到的光场反映出的待测液体成份信息构造成多个数学模型，将待测动态液体成份信息高效、灵敏的检测出来，并且可以将动态液体成份的微小变化转换为可检测出来的明显数据变化。具体方法步骤为：

1)探测器接收到反射光场在当前时刻的一组光强信息，将该组光强数据记为矩阵A＝[A₁,A₂……A_n]。

2)考虑到各平行光场同时携带有待测成份信息与各种干扰信息，现本发明利用提出的光检测信号放大方法将接收到的数据中有用待测信息很好的提取出来，并且将其灵敏度极高、准确率极高的转换成数字表示形式。由于各光场所携带的有用信息相同，而干扰信息可变，构造矩阵B

矩阵B反映了当前时刻携带待测液体信息的所有光场数据信息以及当前时刻不同干扰信息影响下不同位置接收信息的变化差值。

3)对矩阵B内的每一行数据进行卷积运算，构造矩阵C＝[C₁,C₂……C_n]，其中C₁为矩阵B第一行数据的卷积结果。

对矩阵C得到的某一时刻待测液体成份数据进行标定，且构造后矩阵的卷积运算可以很好的增强有用信号，即可利用标定好的标准数据对比得到每一时刻待测动态液体成份信息。

4)本发明提出的光检测信号放大方法也适用于动态液体成份变化的灵敏监测，在1)的基础上构造矩阵B’，B’中的每一项为相比于标定好的成份信息数据矩阵B中每一项增加一个变化量。

5)对应矩阵C，将B’中每一行数据进行卷积运算构造矩阵C’＝[C₁’,C₂’……C_n’]

由于动态液体中的每一个微小变化在经本发明提出的卷积运算后的矩阵C’中都表现为相对于C的明显数字变化，所以待测动态液体成份信息的变化可以被高效、准确且极其灵敏的检测出来，达到实时变化监测的效果。

2.根据权利要求1所述的一种宽场传输动态液体成份分析方法与装置，其特征在于：所述样品模块(1)由满足全反射条件的晶体(102)与盛有动态液体容器(101)之间紧密贴合组成，该晶体可以是锗、氯化银、硅等中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种宽场传输动态液体成份分析方法及装置，其特征在于：所述光源整形模块(2)如图2，由光源(201)、双胶合透镜(202)、波片(203)、全息相位板(204)和晶体表面(205)组成。

4.根据权利要求1所述的一种宽场传输动态液体成份分析方法及装置，其特征在于：所述探测模块(3)为线阵CCD、光电二极管中的一种。

5.一种采用权利要求1-4任一所述的宽场传输动态液体成份分析方法及装置，其特征在于，步骤为：

1)对入射红外光束准直、调制

利用多层准直、分光元件对光源发出的光场进行适当调整，发出一组平行聚焦光斑，使其能够很好的携带待测动态液体成份信息。

2)基于红外光衰减全反射方法的待测动态液体信息采集

基于衰减全反射原理，在光场射入带测液体一定深度处与待测液体发生衰减全反射，反射光束的光强变化可以精确、灵敏的反映待测液体相关信息。

3)利用光检测信号放大方法模型对待测液体信息进行处理分析

所述探测模块接收到的光场光强信息仍含有很多干扰信息，利用构造的创新型光检测信号放大方法将接收到的信息进一步计算，将接收到数据中有用待测信息很好的提取出来，并且将其灵敏度极高、准确率极高的转换成数字表示形式。由于各光场所携带的有用信息相同，而干扰信息可变，构造矩阵B，矩阵B反映了当前时刻携带待测液体信息的所有光场数据信息以及当前时刻不同干扰信息影响下不同位置接收信息的变化差值。紧接着对矩阵B内的每一行数据进行卷积运算，构造矩阵C＝[C₁,C₂……C_n]，其中C₁为矩阵B第一行数据的卷积结果。对矩阵C得到的某一时刻待测液体成份数据进行标定，且构造后矩阵的卷积运算可以很好的增强有用信号，即可利用标定好的标准数据对比得到每一时刻待测动态液体成份信息。并且由于本发明提出的放大方法可以将动态液体成份信息微小变化极好的放大，可以扩展为对于任意时刻动态液体的实时监测。