高光谱油液检测设备的一致性测量校正装置及方法与流程

1.本发明属于光谱分析技术领域，尤其涉及高光谱油液检测设备的一致性测量校正装置及方法。


背景技术：

2.原子光谱仪是基于旋转盘电极技术(rde, rotating disk electrode)的原子发射光谱分析方法(oes, optical emission spectroscopy),即通过浸放在油样中旋转盘电极和外接棒电极之间存在的巨大电势差放电，实现电弧激发源的作用下把被测油样气化及等离子化，等离子化的被测油样包含的各种元素会被激发出对应的特征光谱。光谱仪的光学系统进而对被激 发出的发射光谱进行采集，区分及量化计算。
3.原子光谱仪包含三个模块。 1）激发源，将外界能量施加到被检测油样中，激发油样中的元素发出特征光谱。 2）光学系统，区分及识别发射光谱中特定元素对应的特征谱线。 3） 数据处理显示，区分并测定经光谱系统分光后，产生的各被测元素的特征谱线的强度，并将检测结果转换成特特定单位的量化结果，直接显示给操作者。
4.激发源的激发过程，是将放电产生的电弧或者高温火花直接作用于被检测油样使之气化从而释放能力。该过程需要一个暗室，气化(等离子化)后的元素产生的特征光谱，对光谱接收面(探头)是一个三维的随机空间(光源到接收探头面的距离)，致使原子光谱仪存在一个平均误差或一致性误差,即便同一个油样连续检测，误差一般控制在10%左右。激发源油样暗室的清洁，旋转盘电极和油样容器一次使用的耗材增加了每次检测成本。
5.原子光谱仪中的光学系统具有包含所有用于表征被检测元素特征谱线的光谱范围的检测能力。由于许多元素发射出的特征谱线位于可见光光谱之外，所以需要 400nm-2300nm 的接收识别检测光谱范围。考虑到远紫外光谱范围内的光(1000nm-2300nm)，在空气中传输时，大部分光会被吸收掉(衰减)，为了收集分析这些位于远紫外光谱范围内的特征谱线， 需要将光学系统放置在特殊设置的真空室内，或者在光学系统内注入特殊的对紫外谱线无吸收作用的惰性气体，以确保发射出的特征谱线能够到达光栅系统，进行折射衍射后，投射到光电转换器件上(pmt)。至此一个密封的真空暗室，真空泵，和供气系统(加压泵)便成为光谱仪必不可少的—部分，所以直接导致光谱仪的体积，重量和复杂程度 。
6.由于原子光谱仪的复杂性，数据处理系统需要对系统进行开机校正。校正通过使用标准油样(内涵元素成分已知)完成。一般每日开机需要三个不同的标准油样进行标对。设备定期还需要不同的标准油样(元素成分浓度和分布不同)进行标准。至使光谱设备依赖标准油样，增加了设备运维的复杂程度(比如开机需 40分钟预热)，以及标油的耗材。
7.原子光谱仪仅适用于金属成分的检测，不具备化学成分以及闪点、粘度、颗粒度等的检测能力。目前没有国产化。包括旋转盘电极、油样容器、标油等耗材都依赖进口。
8.采用 400nm-1000nm 谱段高光谱反射技术定量检测油液中含金属粉尘量以及化学成分打破了传统的发射光谱分析方法(原子光谱仪技术)，使检测设备简化，成为便携式设备(重量约为1kg)。检测速度快，5-6 秒即可得到所有检测结果，操作简便，无需专业人
员。低成本运维(低耗材)，每日开机校正，不需要耗材。然而采用高光谱反射技术检测油液中含金属粉尘量以及化学成分从物理原理的可实现性是一个巨大挑战，受限于采集反射光谱波段范围，通过现有光谱波段识别以及定量检测金属含量和化学成分的信息量不够。尽管我们可以知道每一个被检测元素所对应的一组光谱波段，有助从采集的高光谱中拆分出来，我们可以根据被检测油样以及被检测成分含量分布进行建模，对被检测油样进行计算，提供统计及推断回归算法。但是由于被检测油样内非检测成分(随机)的干扰，光学元器件受温度以及环境的影响，设备结构设计受操作的影响等都会直接引进设备检测误差。为了让高光谱反射技术定量检测油液成分技术具有实际应用价值，提高算法模型，设备元器件，以及结构设计的综合准确度是一个关键。


技术实现要素：

9.有鉴于此，本发明提出了高光谱油液检测设备的一致性测量校正装置及方法，通过提供提高设备检测一致性的方法，最大限度消除设备元器件、结构设计和操作引进的误差。
10.本发明公开的高光谱油液检测设备的一致性测量校正装置，设备的一致性包括光源、光栅分隔以及光电转换电路的一致性，所述一致性通过反射率和 dn 值的变化反映：所述校正装置包括比色皿暗室、卤素光源、探头光栅分光器、透光镜支架和凸透镜片；所述比色皿暗室包括比色皿穴、弹簧、比色皿、标准光板、转轴座、转轴座盖、转轴和下盖；所述下盖依次平行设置凸透镜片插槽、比色皿穴和标准光板插槽，所述凸透镜片可插入所述凸透镜片插槽，所述标准光板可插入所述标准光板插槽；所述比色皿穴用于容纳比色皿；所述弹簧一端连接转轴座，另一端连接转轴；所述转轴为弹性材料制成，用于固定比色皿，所述转轴沿比色皿穴对称设置，一端插入转轴座中，另一端与比色皿相抵接；所述转轴座确保转轴在受力后仅朝一个方向位移；所述比色皿插入所述比色皿穴中时，比色皿施加给转轴的压力在水平方向分力推动转轴转动，比色皿插入到底，弹簧拉住转轴从而压住比色血，固定住比色皿，防止其在比色皿穴内晃动。
11.进一步的，比色皿透光面和凸透镜片的距离和平行度由两个转轴通过配套固定比色皿的弹簧和转轴座保证，转轴因插入比色皿而受力向比色皿透明面相反方向位移，位移造成配套固定件弹簧拉紧受力，使柱状棒产生反作用力，压迫比色皿透明面达到固定。
12.进一步的，卤素光源和探头光栅分光器通过设备暗室结构件固定，确定其投射光路角度和反射角，并设置在比色皿暗室前方；比色皿暗室通过透光镜片中心和由光源及探头光栅分光器组成的光路建立固定关系。
13.本发明第二方面公开的高光谱油液检测设备的一致性测量校正方法，方法包括校正方法，校正方法的步骤如下：设备完成组装后，通过标准模块光板进行一次测量，将反射率和dn 值记录下来作为设备以标准设备或基准机之间的偏差；设备在任何不同时间段进行开机测试时，通过标准光板获得的反射率和dn值和设
备初始状态存在差异，说明设备自身存在一致性偏差；通过和初始检测记录的比较，进行修正，从而达到设备检测一致性的效果。
14.进一步的，方法包括对设备之间一致性的测试方法，测试方法步骤如下：使用与比色皿为同一尺寸标准模块光板，将标准模块光板的标准光板面朝向透视镜片方向插入比色皿穴；确定一台设备为基准机，所有建模的操作都是根据基准机完成；开机预热后测试记录反射率和 dn 值作为基准机的初始状态，反射率和 dn 值将存储在服务器，并绑定由基准机建的模型；其他设备在组装完或定期运维时段采用标准模块光板测试，记录反射率和 dn 值，在设备每次进行油液检测时，设备油液检测数据的反射率和 dn 值绑定标准模块光板在设备测试的反射率和 dn 值上传到光谱模型服务器；光谱模型服务器在分析处理油液检测数据的反射率和 dn 值前，优先解析出上传检测设标准模块光板反射率和dn值，分别和建模基准机的反射率和dn值进行比对，得到测量误差；光谱模型服务器根据每一个波段的测量误差校正油液检测数据的反射率和 dn 值，使得检测结果和基准机保持一致性。
15.同理，在每天第1次开机，通过获取标准光板的反射率和 dn 值的一次性“检测”操作，该数据和初始化相应获取的反射率和 dn 值进行比较，得到设备自身误差（一致性），光谱模型服务器根据每一个波段的测量误差校正油液检测数据的反射率和 dn 值，使得检测结果吻合设备初始状态检测结果。
16.进一步，所述一致性测试方法需要确保每一次插进、关好比色皿暗室盖、开始检测时，比色皿和透光镜镜片的平行位置和距离保持一致，因此一致性测试方法优先对比色皿随机插入拔出操作和比色皿前后透明面产生的误差进行衡量，所述误差表示如下：error(x)= opt(x)
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f(x)其中：x代表被检测成分，f(x)代表比色皿某一透明面的检测结果， opt(x)代表随机插入操作一次的检测结果，error(x)代表排除比色皿自身透明面误差的纯操作引进的误差，其中f(x)如下计算：f(x)=其中：n代表连续测量次数， a代表比色皿的任意透明面，b代表比色皿相对a调转180度的另一透明面；其中opt(x)如下计算：opt(x)= 其中：n代表连续测量次数，比色皿检测实际操作代表测试人员将比色皿插进，测试，和拔出的全流程。
17.本发明的有益效果如下：本发明针对高光谱因设备组装、零部件受环境影响因素、以及受应用场景的操作因素影响准确度的特征，提出了提高设备的准确度的方法 ，对操作者没有增加使用设备的
复杂性，基本自动，节省时间，为设备进入实际应用奠定了基础。
18.本发明的比色皿暗室结构设计和组装，相比原子光谱仪通过电弧激发源使油样气化及等离子化原子发射光谱分析方法更加稳定，可预测，实验结果，高光谱反射技术一致性可保证在 1~2%范围内。
附图说明
19.图1比色皿暗室结构俯视图；图2 比色皿暗室结构正视图；图3 比色皿暗室结构侧视图；图4 根据标准值和检测值得到校正值的示意图。
20.图中，1-弹簧，2-镜片，3-比色皿，4-标准光板，5-转轴座，6-转轴座盖，7-转轴，8-下盖，9-比色皿穴。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
22.高光谱油液检测原理采用 400nm-1000nm卤素光源，被检测油样装入长方形，容积3.5ml,两面透光(适用波长350nm-2000nm，透光率+90%)比色皿，插入暗室，通过反射光路获取特定波长的光谱，又称高光谱特征谱线。反射光一般是以离子团(分子)的特征谱线表示。其特点是其谱段波峰的半高全宽 fwhm (full width at half maximum)较宽，元素(原子)谱线(非常窄，近似于线)潜入在谱段中。因为自然界不存在两种不同元素的特征谱线完全重合，所以从中提取元素谱线以实现对被检测元素的识别和定量分析。当被检测油样中存在一种以上被检测元素时，图谱中会出现以每种元素对应的各种波长的系列谱线，一般会在几十个谱线范围。而这些谱线和其他元素的谱线混在一起，甚至重叠。必须将这些谱线拆分开来，提取目标元素谱线，以实现对该元素的识别和定量分析。光谱分析过程中，通常选择谱线范围内具有主要特征的多条谱线进行模型计算，实现对目标元素成分和含量的检测。即便如此，高光谱油液检测由一组光学系统和算法模型组成。光学系统的精度和可靠性，算法模型根据元素主要特征谱线的获取，使得算法快速线性回归(收敛)，解决多重相关性和一致性决定了高光谱油液检测的定量检测能力。
23.高光谱油液检测技术包含三个核心部分。1）光源。将卤素光投射到位于暗室比色皿容器内的被检测油样中，油样中的离子团(分子颗粒)反射出特征光谱。2）光学系统。收集、区分及识别反射光谱中特定离子团对应的特征谱线，分光器将特征谱线分成精度为 2nm 的波段。3）结合应用场景搭建的光谱模型以及数据处理算法。通过已知光谱波段和检测元素的对应关系，根据被检测油液油脂使用周期建立光谱模型，以及算法对被检测油样的特征谱线进行分析处理，定量计算检测结果，并根据实际应用场景(专家系统)显示，提供诊断结果。
24.高光谱油液检测技术采用反射光路系统，通过卤素光固定角度的投射，获取被检测油液离子团反射光谱，以数学方法提取原子谱线(一组)，简化了原子激发光源的结构设计、工艺和耗材。通过对被检测油液范围的建模和推断测量算法降低对光谱波段范围的要
求，规避对超紫外光谱范围的依赖，大大减少了光谱系统的复杂性，达到便携，低成本，实时和智能化。
25.高光谱油液检测仪采集及光学系统由卤素光源，带有标定板并为油样比色皿提供的暗室，和光源构成角度的探头，光栅分光器，光电荷耦合cmos (complemental metal oxido semiconductor)光电转换模块组成。
26.高光谱液分仪采集系统由卤素光源，装载被测油样的比色皿，为比色皿设计的暗室，标准光板，采集反射光谱的探头组成。卤素光源和采集反射光谱的探头位于暗室一侧，标准光板固定在暗室另一侧，不插入比色皿的情况下，光源可以投射到标准光板，反射光可直接被探头接收。该结构设置提供高光谱油液检测仪每天一次开机校正需求的操作。将装有被检测油样(＜3ml)的比色皿插入暗室，盖好防止光污染的“密封”盖，光源可直接横向(侧面)投射到比色皿，穿过比色皿通光面，通光面透射率90% (350nm-2000nm)以上，进入被检测油液，根据入射角，反射光谱穿过比色皿通光面直接进入探头。
27.光学系统将进入探头的 400-1000nm 反射光谱传输到衍射光栅，光栅以 2nm 波段精度将反射光谱分成 300个离散(非连续)特征谱线，近似于单一波长(1nm)的单色光。经过电荷耦合 cmos，或 ccd(charge coupled device)，或 pmt(photomultiplier tube)，对特征谱线的光电转换，得出以波长(λ)为变量的一组真实辐亮度值l
dn
(λ)，可为后续数据处理定量分析打下基础，这组辐亮度值又称为 dn 值(digital number
–
强度)。
28.遥感反射率的转换受多种因素的干扰，包括光源强度、积分时间、cmos 饱和效率、温度等。这些因素即便在固定环境仍不断变化，且因设备而异。通过遥感反射率的计算转换可以校正或消除这些因素干扰，达到反应被检测油样成分的真实变化。被检测油样反射率f
λ
的计算如下面的公式：
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(1)l
dn
(λ)为探头在给定波段接受到的真实辐亮度值(dn)，r(λ)为标准板反射率，r(λ)
dn
为标准板测量辐亮度(dn)。标准板反射率r(λ)是根据标准白板white(λ)的强度和黑板 black(λ)的强度(暗电流)。对卤素光源反射和标准光板对卤素光源反射值之比计算得出r (λ)。
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(2)理想情况下，标准白板反射值近似于全反射，黑板反射值近似于0。被检测油样反射值应介于白板和黑板反射值之间。所以反射率 应在(0, 1.0)区间。标准板反射率可以校正因为干扰因素引起的偏差。
30.反射率代表在该波段所获得谱线的强度，又称光密度值。光密度值是直接用来计算被检测油样中各金属含量的浓度等级(ppm)。
31.根据采集及光学系统的输出，得到被检测油样根据谱段的反射率和dn值。假设知道被检测元素的发射光谱和每一谱线的强度对应元素浓度关系，即可计算被检测元素在被检测油样中的浓度等级(ppm)数值标签。如果在系统数据库中存有足够数量不同金属元素含量浓度油样成分密度(所有被检测元素成分密度)分布以及它们的对应光谱，比如开机运行100小时和200小时区间的若干油样样本的模型。它们之间的被检测油样，可通过偏最小
二乘法原理(partial least square)，以光谱波段n为自变量{x1,...,x
p
}推算检测指标p为因变量{y1，
…
,yn}关系。根据因变量和自变量的统计关系，观测以系统数据库中多个已知油样点中间的检测油样参数(油样样本的模型)，由此构成了自变量与因变量的数据表x = {x1,...,x
p
}和y = {y1，
…
,yn}。偏最小二乘法回归分别在x和y中根据被检测油样指标以及其对应的光谱波段，本着自变量成分对因变量成分解析能力(检测指标对应已知光谱波段)提取出第1个成分t1和u1。偏最小二乘法回归分别实施x对于t1的回归以及y 对于u1的回归。如果回归方程达到满意结果(精度或变化趋势最大化)，则算法终止。将利用x被t1解释后的剩余信息以及y被u1解释后的剩余信息进行第2轮成分的提取。重复迭代，直到达到满意的精度为止。比如运行 160 小时的被测油样，所获得的光谱(反射率和dn值)。若最终对光谱x提取m个成分t1，t2，
…
,tm波段，偏最小二乘法回归将通过实施yk(某一元素成分指标)对t1，t2，
…
,tm波段的回归进行反演推算获得被检测油样某一元素指标。
32.数据处理和定量计算算法根据光谱模型参数，输入被检测油样光谱(拆分后的反射频率和dn值)，通过偏最小二乘法回归反演定量计算出检测结果。实际中，结合应用场景的实际油样样本和实验室检测结果对模型进行一次性标对。本发明提供一种确保被检测油样反射频率和dn值不受检测设备影响，或通过数据预处理自动校正的方法。
33.本发明的设备一致性校正方法具体描述如下：高光谱油液检测技术的准确性建立在设备的一致性和技术原理的可实施以及算法的准确性。后者我们通过标油和实际油样结合建模的方法实现。本发明讨论设备一致性的设计以及验证方法。设备系统对同一油样的反复检测所得到的结果，反映设备的一致性。设备与设备之间对同一油样的检测所得到的结果，反映设备的一致性。设备的一致性是设备能够达到准确性的基础。影响设备一致性的因素有：光源的稳定性、光栅分隔以及光电转换的稳定性、结构设计和所关联操作的一致性、环境(温度、湿度)影响光路及光栅电路等因素。
34.设备零部件的一致性包括光源和光栅分隔以及光电转换电路，光源和光栅分隔以及光电转换电路可由第三方提供。可控参数为曝光时间(积分值)和增益。结果根据波段通过反射率和 dn 值表示。随着使用时间和环境因素，设备零部件的偏差可通过反射率和dn值的变化反映出来。设备的结构设计以及安装会造成设备之间的差异，其结果同样是通过反射率和dn 值的变化反映出来。在操作过程，插进拔出比色皿位置和角度的细微差异，直接影响光路的反射角，其结果也是通过反射率和 dn 值的变化反映出来。比色皿的透光面质量属于比色皿的选材，在测试时比色皿透光面的清洁度可通过操作规范把控，所以不在讨论范围内。
35.综上问题描述，一致性的问题可通过反射率和 dn 值的变化反映。如果零部件的性质随使用时间的衰竭，环境的变化，结构设计的差异，人为操作的影响和反射率和dn值的变化建立起关系，有效的将变化计算(测量)出来，便能够通过对测量偏差校正(反变化或补偿)确保设备的一致性。
36.设备一致性的设计是通过安装标准光板4，设计结构比色皿插入拔出结构件，引进和比色皿同一尺寸(3d)的标准模块光板实现一致性偏差的测量。设计方法还包括校正和对一致性的测试方法。
37.假设卤素光源和探头光栅分光器通过设备暗室结构件固定，其投射光路角度和反
射角确定。比色皿暗室结构件通过透光镜片中心和光路(光源及探头光栅分光器)建立固定关系。安装固定标准光板在比色皿暗室结构件的标准光板插槽上，使光源投射到标准光板，反射到探头光栅分光器的光路确定。标准光板上的特殊涂料，在假设比色皿暗室没有光污染的情况下(不漏光)，使其反射率和强度(dn)值不受环境温度湿度的影响。设备完成组装后，进行一次测量，将反射率和dn 值记录下来作为设备初始状态。所以设备在任何不同时间段进行开机测试时(比如，每天第1次开机)，获得的反射率和dn值和初始状态存在差异，说明设备的一致性偏差。偏差可因为环境因素和/或光源和探头光栅分光器所使用时间的功能性衰减。
38.设备结构件的设计，加工，卤素光源和探头光栅分光器的组装，及整套设备安装，使得设备之间一定存在着微小的差异。而这差异可以通过光路反映在反射率和dn值上，进而设备之间的一致性偏差需要测量。根据比色皿的尺寸定制一个标准模块光板，即至少一面装有标准光板。标准板块光板和比色皿同一尺寸，将其插入比色皿穴，目的是将比色皿拔出插入的操作和设备之间的差异测量出来。测量方法是，首先确定一台设备为基准机。比如所有建模的操作都是根据基准机完成。将标准模块光板的标准光板面朝向光路(透视镜片方向)插入比色皿穴，开机(预热后)测试记录反射率和 dn 值作为基准机的初始状态。反射率和 dn 值将存储在服务器，并绑定由基准机建的模型。其他设备在组装完或定期(检修或运维时段)采用标准模块光板测试，记录反射率和 dn 值。在设备每次进行油液检测时，设备油液检测数据的反射率和 dn 值绑定标准模块光板在设备测试的反射率和 dn 值上传到光谱模型服务器。光谱模型在分析处理油液检测数据的反射率和 dn 值前，会优先解析出上传检测设备的标准模块光板反射率和dn值，分别和建模基准机的反射率和dn值进行比对，得到测量误差。光谱模型将根据每一个波段的测量误差校正油液检测数据的反射率和 dn 值，使得检测结果和基准机保持一致性。
39.被检测油样注入比色皿，检测人员将比色皿透光面面朝向光路(透视镜片方向)插入设备比色皿暗室，盖好比色皿暗室盖(防止外部光线漏入暗室)，然后点击操作。尽管整个检测操作过程仅需几秒(测试需要5~6秒)，但是插入拔出装有检测油液的比色皿对于设备以及服务器中的光谱模型都是独立随机事件。所以同样一个比色皿在比色皿穴中连续被检测的结果，或插进检测拔出数次的检测结果应该一致。从结构设计，插入拔出需要比色皿穴和比色皿之间的吻合度需要一个缝隙空间。严格的说，比色皿穴的任何缝隙都会对光路引进误差，造成两个独立操作事件的差异，尽管是同一个装有被检测油液的比色皿。
40.比色皿暗室结构设计需要考虑装有被检测油样比色皿插进拔出的操作，既要操作容易，又要保证比色皿暗室结构和比色皿严丝合缝，不能因为缝隙造成插进比色皿透光面以光路产生细微角度。图1-图3是比色皿暗室结构件示意图，关键是配套固定比色皿的转轴（柱状结构件）。下面通过比色皿暗室结构俯视图(图1)详细描述。
41.比色皿暗室结构由下面几个部件组成。比色皿穴9，透光镜支架和透视镜片2，固定比色皿的柱状棒，即转轴7，配套固定比色皿的柱状棒机关，即转轴座5，确保转轴7在受力后仅朝一个方向位移(图1中箭头所指的转轴位移方向)，标准光板4。其中透光镜支架和镜片和标准光板的作用在前面已经讨论。
42.安装步骤如下：将转轴座5放置在下盖8上，插入转轴7，盖上转轴座盖6，拧上螺钉，安装弹簧1连接转轴7与转轴座5。
43.将透视镜片2，标准光板4放入下盖8的凸透镜片插槽和标准光板插槽内。
44.比色皿使用方法：比色皿3插入槽内过程，比色皿3施加给转轴7的压力在水平方向分力推动转轴7转动，比色皿3插入到底，弹簧1拉住转轴7，从而压住比色血3，固定住比色皿3，防止其在比色皿穴内晃动。
45.比色皿穴按照比色皿的尺寸设计，比色皿可由第三方提供，需要留有误差空间才能确保插进拔出的顺利操作。比色皿透光面和透光镜镜片的距离和平行度是由两个转轴7通过配套固定比色皿的弹簧和转轴座保证。转轴因插入比色皿而受力向比色皿透明面相反方向位移，位移造成配套固定件弹簧拉紧受力，使转轴7产生反作用力，压迫比色皿透明面达到固定。这种受力固定方法不妨碍比色皿插进拔出的操作。转轴采用有弹性的“软”材料，使比色皿插进拔出透光面不被磨损。试验证明这种受力固定方法不受外界因素和环境的影响。这种受力固定方法保证了比色皿透光面和透光镜镜片的平行间距。
46.一致性测试和校正方法描述一致性测试方法是针对比色皿暗室结构设计和组装质量的检测验证。一般在设备组装完后进行一次性测试。一致性校正方法是根据设备组装完后通过标准光板(和标准模块光板)对设备光学器件初始检测记录(反射率和dn值）。在使用过程中，通过每日第1次开机的效率测试获取反射率和 dn 值。通过和初始检测记录的比较，进行修正，从而达到设备检测一致性的效果。
47.一致性测试方法是对比色皿暗室结构设计结合实际操作的设计检测验证方法。实际操作可以抽象的认为是比色皿插进，测试，和拔出的过程。比色皿暗室结构需要验证每一次的插进，关好比色皿暗室盖，开始检测，比色皿和透光镜镜片的平行位置和距离保持一致。换一种方式描述，光路对同一比色皿投射反射率和 dn 值应该独立于操作。因此一致性测试方法优先需要对比色皿前后透明面(因为是随机插入，所以必须两边都要考虑)产生的误差进行衡量。比色皿透明面是用光程，给定谱段透光率来衡量。严格的讲，比色皿的前后透明面都有差异。更何况由于环境中的灰尘，操作不规范、或手的触摸都会在很大程度上引进误差。所以一致性检测方法是：error(x)= opt(x)
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f(x)其中：x代表被检测成分（比如金属元素），f(x)代表比色皿某一透明面的检测结果， opt(x)代表随机插入操作一次的检测结果，检测结果包括检测的dn值和反射率，error(x)代表排除比色皿自身透明面误差的纯操作引进的误差。
48.f(x)= 其中：n代表连续测量次数，可以是10、20或30，优选地，测试次数为30次。a代表比色皿的任意透明面，b代表比色皿相对a的另一透明面(比色皿调转180)。
49.opt(x)=其中：n代表连续测量次数，可以是20、30或40。考虑随机分布，优选地，测试次数设置为40次。“比色皿检测实际操作”代表测试人员将比色皿插进，测试，和拔出的全流程。
50.一致性测试方法注重每次检测结果之间的差异，对每次检测结果的准确度不做判断。由于采用高光谱反射原理，检测操作的随机性完全取决于比色皿暗室结构设计和组装，
相比原子光谱仪通过电弧激发源使油样气化及等离子化原子发射光谱分析方法更加稳定，可预测。实验结果，高光谱反射技术一致性可保证在 1~2%范围内。
51.校正方法是通过标准光板在初始化时采集记录的反射率和dn值和每天开机校正操作产生的反射率和dn值进行比较，其差异应该就是校正(补偿)系数。参考图4，图中从上到下的三条线分别代表每天操作产生的反射率和dn值、初始化时采集记录的反射率和dn值和校正系数。将校正系数记录(每日更新)，并将在该日每次油样检测获得的反射率和 dn 值分别乘以对应(以波段对应)校正系数。从而使推送到光谱模型算法的被检测油样的反射率和 dn 值等效为设备状态在初始化时水平。该方法可以有效的校正设备因元器件和/或者环境因素造成的检测误差。
52.初始化数值是在出厂前对设备质量验证时就对设备执行一致性操作流程得到的数值。与每日一致性自效校正操作方法相同，设备系统记录该操作的反射率和dn值作为初始化数值。以后设备每天开机第1次操作（不放置比色皿）所获得的反射率和dn值和初始化数值进行比较，产生的偏差是属于设备结构件和环境造成的和出厂前设备的差异。同样将计算出的校正值，绑定当日每次采集的结果，系统会根据校正值对采集数据进行校正。从而确保设备采集数据相对设备元器件的衰竭和环境的差异的测量和校正能力，使设备保持“动态一致性”。
53.校正方法对比色皿暗室结构产生的设备之间的差异的校正是通过标准模块光板）在出厂或定期运维时获得的反射率和dn值随每一次油样检测结果发送到光谱模型所在服务器。服务器中存放基准机的反射率和 dn 值测试记录，采用图 4 的方法获得校正值。这里，基准机的反射率和dn值为标准值，油样检测设备定期获得的标准模块光板反射率和dn值为检测值，两“值”相减，其差异就是设备之间一致性校正（补偿）系数。
54.本发明的有益效果如下：本发明提高了设备的准确度，对操作者没有增加使用设备的复杂性，基本自动，节省时间，为设备进入实际应用奠定了基础。
55.本发明的比色皿暗室结构设计和组装，相比原子光谱仪通过电弧激发源使油样气化及等离子化原子发射光谱分析方法更加稳定，可预测，实验结果，高光谱反射技术一致性可保证在 1~2%范围内。
56.本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。本文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本技术中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“x使用a或b”意指自然包括排列的任意一个。即，如果x使用a；x使用b；或x使用a和b二者，则“x使用a或b”在前述任一示例中得到满足。
57.而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期
望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
58.本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
59.综上所述，上述实施例为本发明的一种实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、代替、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。