[发明专利]一种过程拉曼信号的可视化方法

说明书

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种过程拉曼信号的可视化方法。本发明为一种过程拉曼信号的可视化方法，该方法包括以下几个步骤：1)建立数据可视化坐标；2)定义刻度线并求取可视化向量参数；3)绘制被跟踪组分可视化向量。本发明提出一种针对被关注组分信号强度的可视化方法，解决环境和背景对组分测量结果的干扰问题，帮助拉曼光谱实现准确、直观、方便的过程监测应用，该方法不需要硬件改动或者限制测量条件，也不需要进行建模等复杂操作和反推被跟踪组分含量等计算，可视化结果可以直接作为仪表设定参数用于过程系统监测。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，尤其涉及一种过程拉曼信号的可视化方法。

背景技术

拉曼光谱具有响应快、非接触、特征强等优点，可以通过直接记录特征峰变化情况，直接体现过程中被关注组分的变化情况，因而，越来越受到过程在线监测应用的关注。但是，拉曼光谱采集的是散射光，很容易受到环境光、颗粒散射光、荧光等其他因素影响，如果仅从装置、环境等物理条件上改进，不仅会提高硬件成本，而且应用场景也会受到限制。

拉曼光谱特征峰具有较好的独立性，这是其用于过程跟踪监测的基础；直接的观测波动是由于基线抬升引起的，由于背景基线通常是倾斜的，大多数时候斜率还会发生变化，从而导致问题复杂。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种过程拉曼信号的可视化方法，该方法包括以下几个步骤：

1)建立数据可视化坐标；

2)定义刻度线并求取可视化向量参数；

3)绘制被跟踪组分可视化向量。

优选的，步骤1)分为以下几步：

a.选取被跟踪组分特征峰，确定特征峰的起始位置，读取区间内的序列光谱强度值[X]作为x轴；

b.从实测拉曼信号中选取与特征峰对应的序列光谱强度值[Y]作为y轴；

c.[X]和[Y]构成数据点[X,Y]，绘制直角坐标图，此为可视化坐标XY图。

优选的，步骤2)分为以下几步：

a.将[X]与不含被跟踪组分的背景信号[Y0]构成的系列数据点[X,Y0]绘制于XY图上，得到特征峰P；

如果不需要反映被跟踪组分的绝对强度，只需要观测相对强度变化，也可以选择被跟踪组分含量最低的状态作为背景，即在过程监测时，往往以化学反应的起点时刻作为基准背景[Y0]，观测后续时刻的组分变化情况。

b.在P的横向顶点T处，绘制与x轴平行的刻度线Tx；

c.在P的峰腰处，确定x轴上一点，通过该点绘制与y轴平行的刻度线Ty，Ty分别与Tx和P的上下沿交于C、A、B三点；

d.量取AC和CB的长度，计算|AC|/|CB|的比率，得到可视化向量的参数值R；

e.延长TC交y轴于H，将TH向下平移至原点，平移后的向量T’O就是被跟踪组分含量为0的可视化表达向量。

优选的，步骤3)分为以下几步：

a.将[X]与实际测量光谱信号[Yr]构成的数据点[X,Yr]绘制于XY图，得到实际测量的横峰Pr；

b.Pr与Ty交于两点Ar和Br，按照R值标出Cr，连接顶点Tr和标出的Cr，延长TrCr，交Y轴于Hr。

c.将TrHr上下平移，Hr’与原点O重合，平移后的向量Tr’O，就是被跟踪组分拉曼强度的可视化表达向量Vr。