^是通过实验得到的混合物样品的太赫兹吸收系数，是混 合物样品的散射系数，下标A之…,λ表示混合物中的各种成分，下标e表示通过实验所得， 下标i/7表示样品本身对太赫兹波的吸收，下标·5表示样品的散射系数，即β是通过实验 得到的第一种成分的太赫兹吸收系数，是通过实验得到的第二种成分的太赫兹吸收系 数，〃,_"是第一种成分本身对太赫兹波的吸收系数，是第二种成分本身对太赫兹波的 吸收系数，〃&是第一种成分的散射系数，〃&是第二种成分的散射系数，以此类推。C7是 第一种样品在混合物中的浓度，是第二种样品在混合物中的浓度，以此类推。公式（1)也 可称为混合物的太赫兹吸收谱模型。
[0015] 所有的样品都由聚乙烯（PE)进行稀释后压成压片然后检测。由于PE对太赫兹波 没有吸收，因此可以认为实验测得的PE的吸收谱完全是由散射效应造成的。由于样品颗粒 与PE颗粒的尺寸相接近，而散射效应主要与颗粒的尺寸有关，因此我们测试了三个由纯PE 组成的压片，并将得到的太赫兹吸收谱进行了平均计算。然后采用类比的方法用平均计算 后的PE的吸收谱来表征样品在太赫兹波段的散射效应，即将样品的散射效应表示为带有 系数的PE吸收谱的一次函数：
其中α ΡΕ是平均后的PE的吸收系数，k ρ k2，…，kn，匕1：!是混合物中各成分及混合物与 散射相关的无量纲的系数。因此，公式（1)就可以写成下列形式：
其中尤是一个与散射相关的无量纲的系数。利用公式（3)，并结合最小二乘算法，就可 以对成分已知的混合物进行定量分析，并取得准确结果。 CN 105181624 A 说明书 5/5 页
则公式（3)可表示为：
其中#Zi为混合物样品的吸收系数矩阵，J为混合物中各成分单质及PE的吸收系数矩 阵，6为包含散射系数K的混合物中各成分的浓度矩阵。则有：
为了验证本方法的优越性，设计了一系列定量分析的实验。样品选取了 3种氨基酸，分 别是谷氨酰胺，组氨酸和苏氨酸，并将其进行了两两混合，然后用指标收来表征定量分析 的误差。收的定义如下所示：
其中W表征定量分析的误差，λ是混合物样品中不同成分种类的个数，和 分别是各组分真实的以及计算得到的浓度，均由百分比表示。
[0017] 样品的组成以及定量分析的结果如下表所示。
[0018] 表1.样品的组成以及定量分析的误差
上述实验数据表明，利用该算法能够实现对混合物浓度的精确定量分析，误差大致在 3%以下，取得了优异的效果。
【主权项】
1. 一种基于散射类比的太赫兹光谱定量分析方法，其特征在于，该分析方法包括以下 步骤： 1) 对三个不同浓度的纯聚乙烯（PE)压片样品进行太赫兹时域光谱检测，获取其太赫 兹吸收谱并进行平均计算，并用平均计算后的PE太赫兹吸收谱来表征散射效应； 2) 分别对混合物样品及混合物中的各成分单质进行太赫兹时域光谱检测，获取其太 赫兹吸收谱； 3) 实验测得的样品的太赫兹吸收谱包含两部分，即样品本身对太赫兹波的吸收以及 由于散射效应造成的衰减，据此建立实验测得的混合物样品的太赫兹吸收谱模型； 4) 依据类比散射的原理，对所述步骤3)中的混合物样品的太赫兹吸收谱模型进行变 换，得到变换后的混合物样品的太赫兹吸收谱模型，从而建立混合物样品的太赫兹吸收谱 与混合物中各成分的太赫兹吸收谱及PE太赫兹吸收谱之间的关系； 5) 利用最小二乘算法，计算得到混合物中各成分的浓度。2. 根据权利要求1所述的基于散射类比的太赫兹光谱定量分析方法，其特征在于，所 述步骤3)中的混合物样品的太赫兹吸收谱模型为：(1) 其中％是频率，a 是通过实验得到的混合物样品的太赫兹吸收系数，a ^ix s是混 合物样品的散射系数，下标A之…,λ表示混合物中的各种成分，下标e表示通过实验所得， 下标表示样品的散射系数，即^是第一种样品在混合物中的浓度，G是第二种样品在混 合物中的浓度，以此类推；是通过实验得到的第一种成分的太赫兹吸收系数，是通 过实验得到的第二种成分的太赫兹吸收系数；〃^是第一种成分的散射系数，〃^是第二 种成分的散射系数，以此类推。3. 根据权利要求1所述的基于散射类比的太赫兹光谱定量分析方法，其特征在于，所 述步骤4)中的类比散射的原理为：其中是平均后的PE的吸收系数，毛，毛，…，先，先"是混合物中各成分及混合物与 散射相关的无量纲的系数，混合物样品的太赫兹吸收谱模型为：其中尤是一个与散射相关的无量纲的系数。4.根据权利要求1所述的基于散射类比的太赫兹光谱定量分析方法，其特征在于，所 述步骤5)中的最小二乘算法为： 令，则公式（3)可表示为：(5) 其中为混合物样品的吸收系数矩阵，J为混合物中各成分单质及PE的吸收系数矩 阵，6为包含散射系数K的混合物中各成分的浓度矩阵，则有：(6) 〇
【专利摘要】本发明涉及一种基于散射类比的太赫兹光谱定量分析方法，属于太赫兹光谱应用技术领域。本发明对三个不同浓度的纯聚乙烯（PE）压片样品进行太赫兹时域光谱检测，获取其太赫兹吸收谱后进行平均计算，用平均计算后的PE太赫兹吸收谱来表征散射效应；分别获取混合物样品及混合物中的各成分单质的太赫兹吸收谱；实验测得的样品的太赫兹吸收谱实际由样品本身对太赫兹波的吸收以及散射效应造成的衰减两部分组成，据此建立实验测得的混合物样品的太赫兹吸收谱模型；依据类比散射的原理，建立混合物样品的太赫兹吸收谱与混合物中各成分的太赫兹吸收谱及PE太赫兹吸收谱之间的关系；利用最小二乘算法，计算得到混合物中各成分的浓度。
【IPC分类】G01N21/3563, G01N21/3581
【公开号】CN105181624
【申请号】CN201510557368
【发明人】李智, 廉飞宇, 秦瑶, 杨静, 管爱红
【申请人】河南工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月6日