[发明专利]基于太赫兹技术的葡萄糖与小麦混合物定量分析方法

说明书

本发明公开了基于太赫兹技术的葡萄糖与小麦混合物定量分析方法，属于太赫兹光谱应用技术领域；包括以下步骤：获取不同浓度葡萄糖与小麦混合物的平均时域光谱、频域光谱、吸收系数和折射率四种THz光谱特征；采用百分位滤波器对四种THz光谱特征进行数据预处理；将预处理后的四种THz光谱特征进行数据融合；对融合后的样本THz光谱特征数据进行随机选取光谱数据集并输入PLS回归模型中构建定量分析模型，定量分析评价指标包括校正集均方根误差和预测集均方根误差。本发明方法在小麦中混合不同浓度的葡萄糖来进行检测，利用太赫兹检测技术及数据分析方法来对小麦中的葡萄糖进行定量分析，为太赫兹技术在储藏小麦的品质检测的应用提供理论基础。

技术领域

本发明涉及一种利用太赫兹光谱进行检测的方法，具体涉及基于太赫兹技术的葡萄糖与小麦混合物定量分析方法，属于太赫兹光谱应用技术领域。

背景技术

太赫兹波(THz)是一种电磁波，频率在0.1THz到10THz之间，波长在3mm～0.03mm之间。太赫兹波介于微波与红外波之间，与其他波段的电磁波相比，太赫兹波具有瞬态性、高透性、安全性、指纹谱性等特性。物质测量是太赫兹光谱技术的重要应用之一，把获取的太赫兹光谱进行分析，得到物质结构的物理化学信息，从中提取出有用的特征信息，根据光谱特性对物质做定性或定量分析，用于物质的检测或鉴别。相较于传统的耗时耗力的储粮品质的检测技术，太赫兹检测技术在粮食快速无损检测方面有巨大的潜力。

小麦种子中主要含有的糖分为淀粉，当小麦陈化时，淀粉分解为麦芽糖后继续水解为葡萄糖；在小麦储藏的过程中，可以通过分析小麦中葡萄糖的含量，确定小麦是否陈化以及陈化的程度。由于水对太赫兹波具有剧烈的吸收，在实验过程中易受到空气中水分的干扰；太赫兹检测系统在探测过程中产生的热噪声等不确定因素，也会产生干扰。为了提高光谱数据的质量，需要一种合适的预处理方法对光谱数据进行预处理，去除噪声，提取有效光谱数据。并且THz光谱具有多种光谱特征，只选用其中一种光谱特征很难将样品的光谱信息体现出来，所以需将多个特征结合在一起输入分析模型。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中存在的问题，提供基于太赫兹技术的葡萄糖与小麦混合物定量分析方法，为了提高太赫兹光谱数据的有效利用，将多个太赫兹光谱特征数据进行融合，进一步丰富光谱信息，提高检测分析的精度；通过将四种特征融合，能够将样品中的光谱信息尽可能多的利用出来，有效定量分析小麦中葡萄糖的含量，提高测量的准确性，为储粮品质的检测奠定坚实的基础。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：基于太赫兹技术的葡萄糖与小麦混合物定量分析方法，包括以下步骤：

S1、获取不同浓度葡萄糖与小麦混合物的THz光谱特征：

选择浓度分别为1％、3％、5％、10％、20％、30％和40％的葡萄糖与小麦的混合物作为检测样品，采用THz-TDS系统先测量出一个参考光谱，并对所有样品进行测量，经计算得到其平均时域光谱、频域光谱、吸收系数和折射率四种THz光谱特征；

S2、对四种THz光谱特征进行数据预处理：

采用百分位滤波器进行数据预处理，选用25个窗口点数的50％百分位滤波对四种THz光谱数据进行平滑处理，消除光谱中幅度异常的信号；

S3、将预处理后的四种THz光谱特征进行数据融合：

设其中一个样品的THz时域光谱、频域光谱、吸收系数、折射率分别为：

z_k1＝{z_k1，1，z_k1，2，…，z_k1，s1}，z_k2＝{z_k2，1，z_，2，2，...，z_，2，s2}，