微痕量荧光探测仪有效值补偿方法及系统与流程

本发明涉及一种微痕量荧光探测仪有效值补偿方法及系统。

背景技术：

微痕量荧光探测仪相比传统的爆炸物检测仪器，有灵敏度高、响应速度快的特点，在地铁、机场等重要安检场所有广泛的应用前景。此类仪器的核心是在玻璃基板上涂覆有机薄膜材料，这种材料对爆炸物分子有荧光淬灭的属性。当有爆炸物分子接触薄膜材料时，会使荧光量变小，仪器通过检测荧光强度的变化来判定是否有爆炸物分子存在。

不可避免的是，同大多数有机荧光材料一样，这类有机薄膜材料由于光漂白、膜片污染等因素，随着使用膜片的荧光强度会慢慢变弱，膜片都有一定的寿命限制。在整个使用的时间范围内，荧光淬灭的变化量也会随着膜片整体荧光强度的变弱而变小，如果以固定的阈值来判断是否检测的爆炸物时，就会出现这样的情况：新膜片可以检测到的一些物质而使用旧膜片检测不到，仪器的检测灵敏度严重依赖膜片的状态。因为新膜片对一定浓度物质产生的荧光变化超过报警阈值，而在使用的后期，随着膜片的消耗，相同量的物质产生的荧光变化量又低于报警阈值，无法报警。

对于大多数的爆炸物检测仪器都会有误报率和灵敏度两个参数，而这两个关键的参数又相互制约，一味提高其中一个参数会导致另外一个参数的降低，对于荧光检测类仪器尤为如此，因为荧光膜片是消耗品，需要根据使用情况定期更换，新更换的膜片比较灵敏和活跃，数据抖动相对较大，容易误报，为了不降低误报率，需要将报警阈值设置的相对较高，这样误报率和灵敏度得到一个有效平衡，但随着使用，膜片变的越来越迟钝，数据抖动也相对较小，但报警阈值不变的情况下，会导致一些灵敏度迅速下降，导致一些本该测到的东西检测不到。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要提供一种微痕量荧光探测仪有效值补偿方法及系统。

本发明提供一种微痕量荧光探测仪有效值补偿方法，该方法包括如下步骤：a.采集获得膜片荧光值的原始数据；b.对上述原始数据进行平滑滤波；c.根据上述平滑滤波后的数据，计算得到检测峰值；d.对上述检测峰值进行修正，以对荧光材料检测有效值进行补偿。

其中，所述的步骤a具体包括：利用模数转换器采集获得膜片荧光值的原始数据a(a1,a2,a3,,,,,,,an-1,an,an+1)。

所述的步骤b具体包括：wn＝(an-j,+an-j+1,+an,+an+j-1,+an+j)/(2j-1)，得到数据(w1,w2,w3,,,,,,,wn-1,wn,wn+1)，其中j为常量。

所述的步骤c具体包括：利用微分方法求取检测峰值hi＝wi-n-wi，得到数据(h1,h2,h3,,,,,,,hn-1,hn,hn+1)。

所述的步骤d具体包括：采用公式：jn＝(q/wn)^b*hn对上述检测峰值进行修正，其中，q和b为常量。

本发明还提供一种微痕量荧光探测仪有效值补偿系统，该系统包括采集模块、滤波模块、计算模块及补偿模块，其中：所述采集模块用于采集获得膜片荧光值的原始数据；所述滤波模块用于对上述原始数据进行平滑滤波；所述计算模块用于根据上述平滑滤波后的数据，计算得到检测峰值；所述补偿模块用于对上述检测峰值进行修正，以对荧光材料检测有效值进行补偿。

其中，所述的采集模块具体用于：利用模数转换器采集获得膜片荧光值的原始数据a(a1,a2,a3,,,,,,,an-1,an,an+1)。。

所述的滤波模块具体用于：wn＝(an-j,+an-j+1,+an,+an+j-1,+an+j)/(2j-1)，得到数据(w1,w2,w3,,,,,,,wn-1,wn,wn+1)，其中j为常量。

所述的计算模块具体用于：利用微分方法求取检测峰值hi＝wi-n-wi，得到数据(h1,h2,h3,,,,,,,hn-1,hn,hn+1)。

所述的补偿模块具体用于：采用公式：jn＝(q/wn)^b*hn对上述检测峰值进行修正，其中，q和b为常量。

本发明微痕量荧光探测仪有效值补偿方法及系统，能够根据膜片使用状态进行动态的数据补偿，稳定仪器的灵敏度和误报率，增加膜片的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一种微痕量荧光探测仪有效值补偿方法的流程图；

图2为本发明一种微痕量荧光探测仪有效值补偿系统的硬件架构图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

参阅图1所示，是本发明一种微痕量荧光探测仪有效值补偿方法较佳实施例的作业流程图。

步骤s1，采集获得膜片荧光值的原始数据。具体而言：

利用adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)采集获得膜片荧光值的原始数据a(a1,a2,a3,,,,,,,an-1,an,an+1)。

步骤s2，对上述原始数据进行平滑滤波。具体如下：

将原始数据a进行平滑滤波，以便消除大的毛刺，具体方法为wn＝(an-j,+an-j+1,+an,+an+j-1,+an+j)/(2j-1)，得到数据(w1,w2,w3,,,,,,,wn-1,wn,wn+1)，其中j为常量。可以理解的是，根据滤波的实际情况，如果噪声很严重，j可以大一些，如果噪声不严重，j可以取小一点。在本实施例中取j＝3。

步骤s3，根据上述平滑滤波后的数据，计算得到检测峰值。具体而言：

利用微分方法求取检测峰值hi＝wi-n-wi，得到数据(h1,h2,h3,,,,,,,hn-1,hn,hn+1)。其中，时间跨度n根据采样速率和物质检测时间的不同而设定，比如本实施例每秒采样10个数据，而单个样品检测最大时间为10秒，则本实施例就取n＝10*10。

步骤s4，对上述检测峰值进行修正，以对荧光材料检测有效值进行补偿。具体而言：

修正公式为：jn＝(q/wn)^b*hn。

其中，q和b为常量，q与采样数据的最大值有关，b与膜片灵敏度和荧光衰减有关。

在本实施例中，使用的是16位的数模转化器，因此转化成十进制后最大值为65535，故将q设置为q＝65535。b与膜片灵敏度和荧光衰减有关，从大量实验可以得出灵敏度和荧光衰减成平方关系，因此本实施例中将b设置为b＝2。

参阅图2所示，是本发明一种微痕量荧光探测仪有效值补偿系统的硬件架构图。该系统包括采集模块、滤波模块、计算模块及补偿模块。

所述采集模块用于采集获得膜片荧光值的原始数据。具体而言：

所述采集模块利用adc(analog-to-digitalconverter，模数转换器)采集获得膜片荧光值的原始数据a(a1,a2,a3,,,,,,,an-1,an,an+1)。

所述滤波模块用于对上述原始数据进行平滑滤波。具体如下：

所述滤波模块将原始数据a进行平滑滤波，以便消除大的毛刺，具体方法为wn＝(an-j,+an-j+1,+an,+an+j-1,+an+j)/(2j-1)，得到数据(w1,w2,w3,,,,,,,wn-1,wn,wn+1)，其中j为常量。可以理解的是，根据滤波的实际情况，如果噪声很严重，j可以大一些，如果噪声不严重，j可以取小一点。在本实施例中取j＝3。

所述计算模块用于根据上述平滑滤波后的数据，计算得到检测峰值。具体而言：

所述计算模块利用微分方法求取检测峰值hi＝wi-n-wi，得到数据(h1,h2,h3,,,,,,,hn-1,hn,hn+1)。其中，时间跨度n根据采样速率和物质检测时间的不同而设定，比如本实施例每秒采样10个数据，而单个样品检测最大时间为10秒，则本实施例就取n＝10*10。

所述补偿模块用于对上述检测峰值进行修正，以对荧光材料检测有效值进行补偿。具体而言：

修正公式为：jn＝(q/wn)^b*hn。

其中，q和b为常量，q与采样数据的最大值有关，b与膜片灵敏度和荧光衰减有关。

在本实施例中，使用的是16位的数模转化器，因此转化成十进制后最大值为65535，故将q设置为q＝65535。b与膜片灵敏度和荧光衰减有关，从大量实验可以得出灵敏度和荧光衰减成平方关系，因此本实施例中将b设置为b＝2。

本发明基于一种归一化补偿算法，该算法能够得出有效的补偿系数。使膜片在整个寿命范围内表现出类似的响应度，从而使仪器的灵敏度不会随膜片的使用而急剧下降，同时，本发明也增加了膜片的有效使用寿命。

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。