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原文传递提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法

专利名称：	提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法
摘要：	一种提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，涉及一种光谱采集方法，包括步骤：1）获取光谱仪阵列本底噪声SA；2）测量系列微小单元积分时间光谱信号集；3）差分投影和反差分计算，获取样本真实光谱Ss。本发明通过缩短单元积分时间，增加固定测量时间内的测量次数；更多的采样次数有利于降低SG，同时减小SE的发生概率，还通过剔除异常单元，消除SE的影响。本发明将还原后的各个单元S累加，得到固定时间下高信噪比的SR响应，其中的SG幅度与累积次数的平方根成正比，使SG得到抑制。本发明可提高拉曼光谱信噪比，改善仪器的线性响应度，有利于降低仪器成本，提高采集效率和操作灵活性，显著消除基线上的毛刺，提升仪器的性价比。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	广西科技大学
发明人：	姚志湘;姚桔;粟晖;张景清
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910412860.9
公开号：	CN110196243A
代理机构：	柳州市荣久专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	周小芹
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	545006 广西壮族自治区柳州市东环大道268号
主权项：	1.一种提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 1）获取光谱仪阵列本底噪声SA； 2）测量系列微小单元积分时间光谱信号集； 3）差分投影和反差分计算，获取样本真实光谱Ss。 2.根据权利要求1所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：步骤1）包括： 1-1）判断光谱仪明显出现热噪点的积分时间tH：选定一台用于测量的光谱仪，获取不同时间下的暗系列噪声，通过该系列暗噪声判断光谱仪明显出现热噪点的积分时间tH； 1-2）求取仪器阵列本底噪声：选择小于tH的某一积分时间，累积获取的系列暗噪声，归为一个集合，计算彼此的相关系数，将超出正常分布的离群值剔除，求平均暗噪声；该平均暗噪声为压制了SG且SA明显占优的仪器阵列本底噪声，记为SA。 3.根据权利要求2所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：步骤1-1）具体方法如下：选定一台用于测量的光谱仪，在某个积分时间下，连续获取一定时间段的系列暗噪声，计算该系列暗噪声彼此的相关系数，求得该积分时间下的相关系数平均值；不断增加积分时间，比较不同积分时间下相关系数均值的大小；如果在某一积分时间后相关系数均值出现明显减小，说明随着积分时间增大，热噪的影响变强，热噪点在大于此积分时间后，会出现明显上升；此时的积分时间为光谱仪明显出现热噪点的积分时间tH。 4.根据权利要求1所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：步骤2）包括： 2-1）选择微小单元积分时间； 2-2）按微小单元积分时间不断累积测量次数；测量次数可以无限延长，直至测量结果满足信噪比要求； 2-3）将测量到的单元光谱集合，合并构成矩阵SM，SM=[s1,s2,…,sn]，每个单元光谱在矩阵中按列排列；求取SM中每列彼此的相关系数，得到方阵Cs，将Cs按列累加，剔除其中数值最小对应的10列，得到光谱S。 5.根据权利要求4所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：步骤2-1）具体方法如下：按照光谱强度情况，选择达到光谱仪满量程2%～10%的积分时间，作为微小单元积分时间。 6.根据权利要求5所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：所述的微小单元积分时间在10ms～100ms之间，该微小单元积分时间小于或等于热噪明显上升时间tH。 7.根据权利要求4所述的提高拉曼光谱信噪比的光谱采集方法，其特征在于：步骤3）包括： 3-1）按光谱方向分别计算S和SA的差分△S和△SA； 3-2）按公式，将△S对△SA作正交投影计算得到 △RS； 3-3）求△RS的逆差分，得到矩阵RS； 3-4）将RS中各列累加，输出响应累积采集时间强度的光谱Ss；输出的光谱完成对SA、SG和SE的抑制，得到SR占优的真实光谱响应。
所属类别：	发明专利