识矩阵，分别按元素进行与运算及和运算，获得 样本总体标识矩阵和统计矩阵；从总体识别矩阵和/或统计矩阵中选取N对识别波长及每 一对识别波长对应的a类样品在该波长处的波长比值i= 1~N; 步骤D、将待测废旧塑料原料放置在双谱段探测器识别区域内并按照步骤C中的结果 设置探测器工作波长，并测量待测废旧塑料原料漫反射福射在第一对识别波长处的强度比 值kS再根据比值ki与比值片的差值与阔值的大小关系，判定当前待测废旧塑料原料为a 类或非a类，从而实现塑料材质在线识别。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对每一样品进行光谱测量，并对获得 的光谱测量结果数据进行预处理包括： 对每一样品W预设的光谱分辨率及波长范围进行光谱测量，采集反射光谱，获得相应 的光谱吸收曲线； 利用光谱处理软件对每一样品的光谱吸收曲线进行预设点数的平滑及标准归一化处 理； 其中，预设的光谱分辨率为1~3nm，预设的波长范围为llOOnm~2000nm，预设点数为 5~13个点。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在光谱采集范围W内W-定的采样 间隔对每一样品的预处理结果进行重采样得到一维的光谱数据序列，计算一维光谱序列中 各数据点的相对比值，获得每个样品的双波长相对比值矩阵，再计算a类与非a类样品相对 比值矩阵的偏差，获得偏差矩阵；包括： 每一样品的预处理结果记为A(A)，重采样结果记为A'化）； 重采样的结果的相对比值矩阵K(m，n)表示每一样品光谱曲线在波长点m与n处的光 谱数据比值，表示为K(m，n) =A'（m)/A'（n);对所有a类样品的相对比值矩阵按元素求平 均值，其结果记为K。，每一个非a类样品的相对比值矩阵记为Ks; 对每个非a类样品，计算其相对比值矩阵Ks与a类样品相对比值矩阵K。间元素差值的 绝对值，记为该样品的偏差矩阵化(m，n)，表示为；Ds(m，n) =IKs-K。I。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于非a类的样品，利用一预设的比 例阔值与所述偏差矩阵进行比较，获得相应的标识矩阵；再根据每一非a类样品的标识矩 阵，分别按元素进行与运算及和运算，获得样本总体标识矩阵和统计矩阵包括： 对于每个非a类的样品，利用一预设的比例阔值T与偏差矩阵化(m，n)进行比较，获得 相应的标识矩阵Ms(m，n)，表示为：
对于每一非a类样品的标识矩阵Ms(m，n)，分别按元素进行与运算及和运算，获得样本 总体标识矩阵P。(m，n)和统计矩阵Q。(m，n)，表示为： P〇 (m,n) =uMg(m,n)； Q。(m,n) =SMs(m,n)。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从总体识别矩阵或统计矩阵中选取N 对识别波长及每一对识别波长对应的a类样品在该波长处的波长比值K包括： 如果总体标识矩阵P〇(m，n)为零矩阵，则从统计矩阵Qu(m，n)中查找最大元素对应的 索引值（m，n)，作为第1对识别波长，记为4与i,;，并记录a类样品在该波长处的波长比值 片；然后，从步骤A中的样品中除去满足Ms(m，n) = 1的样品，并重新计算剩余样品的总体 标识矩阵Pi(m，n)和统计矩阵Qi(m，n)，若总体标识矩阵Pi(m，n)仍为零矩阵，则重复前述步 骤，获得第2对识别波长2,;与為2及对应的比值，并继续除去在选定的第2对识别波长 与名处满足Ms(m，n) = 1的样品，对剩余样品再次计算总体标识矩阵P2(m，n)和统计矩阵 Q2 (m，n);重复上述步骤，直至获得N-1对识别波长； 如果重复上述步骤第N次所计算到的总体标识矩阵Pw_i存在一个或多个非零元素，贝U 从所有非零元素中选择一对波长乂'与if，作为最后一对识别波长，并记录a类样品在该波 长处比值。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述将待测废旧塑料原料放置在双谱段 探测器识别区域内并按照步骤C中的结果设置探测器工作波长，并测量待测废旧塑料原料 漫反射福射在第一对识别波长处的强度比值ki，再根据比值ki与比值K的差值与阔值的大 小关系，判定当前待测废旧塑料原料为a类或非a类包括： 将待测废旧塑料原料放置在双谱段探测器识别区域内并按照步骤C中的结果设置探 测器第1次的工作波长为义I与為，并测量待测废旧塑料原料漫反射福射在第一对识别波 长处的强度比值ki，计算若山<T，其中，T为阔值，则更改探测器第2次的工 作波长为省与，重复上述过程； 在上述过程中，如果出现di>T则判定该待测废旧塑料原料为非a类；若N对识别波 长中，所有的di均满足di<T，则该待测废旧塑料原料为a类。
7. -种塑料材质在线识别的装置，其特征在于，该装置安装在待测废旧塑料原料的输 送装置上方，其包括： 宽带红外光源、前置物镜、光分束器、两套相同的光处理结构，W及用于执行权利要求 1-6任一项所述方法的微处理单元；其中，所述光处理结构包括；依次设置的准直物镜、可 调谐滤光片、聚光物镜与红外传感器； 宽带红外光源发出的红外光福射汇聚在待测废旧塑料原料表面，塑料样品漫反射的红 外福射被前置物镜收集，并汇聚在光分束器入射面上；红外福射在分束器内部传输后分为 两路，分别从分束器两个出射端面出射至光处理结构中； 光处理结构中的准直物镜准直后入射可调谐滤光片；可调谐滤光片工作状态受微处理 单元的控制，具备动态调整透过谱段中屯、波长的功能，从入射的光福射中过滤出红外窄带 单色福射；滤波后的单色福射由聚光物镜接收，汇聚在红外传感器的光敏面上，完成福射强 度到电信号的转换； 微处理单元根据识别波长对，控制两路可调谐滤光片依次调整透过中屯、波长，并采集 两路红外探测器的输出信号，计算入射红外福射在各个检测波长的强度及相对比例，完成 对待测废旧塑料原料的识别。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述光分束器为两根单巧多模光纤采用 烙融拉锥工艺加工制成的单巧光纤分束器，包括一个入射通道和两个出射通道，形成Y型 结构，光纤融合部位W固化剂固定。
9. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述可调谐滤光片为声光可调滤波器或 液晶可调谐波器； 所述可调谐滤光片的中屯、波长调谐范围为1100皿~2000皿，带宽度为5皿~30皿。
10. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述红外传感器包括：红外光电二极管 及放大电路，光电二极管将入射红外福射转换为电流信号，信号幅值范围为0.InA~luA， 经放大电路处理后W电压信号输出。
【专利摘要】本发明公开了一种塑料材质在线识别的方法及装置，该方法建立一种具有通用性的红外光谱识别模型，根据识别原料的材质种类，建立识别模型，达到从废旧塑料垃圾中识别特定塑料材质的目的，减少垃圾处理过程造成的环境污染。同时，通过综合分析各种材质的红外光谱数据，提取特征信息，减少识别过程需测量的光谱数据量，降低数据处理复杂度，提高识别速度。该装置基于该方法实现，其具备动态调整及扩展测量波长的能力，对可处理原料的材质类型无特殊要求，适应性广。
【IPC分类】G01N21-3563
【公开号】CN104849231
【申请号】CN201510242919
【发明人】黄旻, 吕群波, 周锦松, 刘建东, 陶陶, 赵宝玮, 高国来
【申请人】北京国科虹谱光电技术有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月13日