基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法与流程

本发明涉及烟草香精检测，尤其涉及一种基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、烟用香精作为卷烟加工中的关键添加组分，其浓度的精准控制直接关系到卷烟产品的香气释放、吸味协调及整体感官品质。研究表明，香精添加量的微小波动可能导致烟气中致香成分比例的显著改变，进而影响卷烟的风格特征与消费者接受度。目前，主流检测手段以气相色谱、液相色谱及其联用技术为主，这些方法通过分离鉴定香精中的特征标记物（如薄荷醇、香兰素、茄酮等），可实现μg/ml级别的定量分析，检测精度较高。然而，色谱分析需经过样品前处理（萃取、衍生化等）、色谱柱分离及数据后处理，检测耗时长，难以满足卷烟生产线上对香精浓度的实时监控需求。同时，色谱仪、质谱仪等设备价格昂贵，维护成本高，对操作人员专业要求严格，限制了其在中小型烟厂或生产线现场的大规模部署。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的烟用香精浓度检测效率低、样品前处理复杂以及难以满足现场快速检测需求的问题，本发明提供一种基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，充分利用低浓度区域水拉曼信号与高浓度区域荧光信号的响应优势，实现了不同浓度区间定量模型的自适应切换，不仅保证了宽浓度范围内的检测精度和灵敏度，而且提高了系统对复杂烟用香精样品的适应能力。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法。

4、基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，包括：

5、获取待测烟用香精样品的光谱；

6、提取光谱中的荧光特征峰信号和水拉曼峰信号；根据提取的水拉曼峰信号，判断是否大于水拉曼峰阈值，若是，则判定待测烟用香精样品处于低浓度区间，否则，判定待测烟用香精样品处于高浓度区间；在低浓度区间，基于荧光特征峰信号和水拉曼峰信号，采用低浓度定量模型，得到烟用香精浓度；在高浓度区间，基于荧光特征峰信号，采用高浓度定量模型，得到烟用香精浓度。

7、进一步地，所述待测烟用香精样品的光谱采用微型手持式光谱检测仪获取。

8、进一步地，所述微型手持式光谱检测仪包括：

9、激光激发模块，包括激光二极管和激光驱动器，用于产生脉冲激发光；

10、光谱采集模块，包括小透射光栅、长波通滤光片、透镜和ccd探测器，用于接收并分光记录待测烟用香精样品的荧光信号；

11、信号检测模块，包括数据采集卡，用于采集ccd探测器的成像数据。

12、进一步地，所述微型手持式光谱检测仪连接数据处理模块，所述数据处理模块设置于外部计算机中，用于处理采集到的光谱数据并显示光谱图。

13、更进一步地，所述激光激发模块的出射光轴与光谱采集模块的接收光轴之间呈一预设夹角。

14、更进一步地，所述长波通滤光片设置于小透射光栅之前，用于滤除反射激光。

15、更进一步地，所述透镜设置于光谱系统与ccd探测器之间，用于使荧光信号在ccd表面成像。

16、更进一步地，所述微型手持式光谱检测仪通过usb接口与计算机连接。

17、进一步地，所述低浓度定量模型采用以下公式表示：

18、y=p + k x

19、其中，x表示待测烟用香精浓度的百分数数值（浓度为1%时，x=0.01）；y表示光谱中提取的荧光特征峰信号强度；p、k均表示预先标定的模型系数。

20、进一步地，所述高浓度定量模型采用以下公式表示：

21、y=a × (x + b) ^ c

22、其中，x表示待测烟用香精浓度的百分数数值（浓度为1%时，x=0.01）；y表示光谱中提取的荧光特征峰信号强度；a、b、c均表示预先标定的模型系数。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明提供了一种基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法及系统，通过同时提取光谱中的荧光特征峰信号和水拉曼峰信号，并以水拉曼峰是否超过阈值作为浓度区间判据，针对低浓度区间（荧光结合水拉曼峰建模）和高浓度区间（仅用荧光特征峰建模）分别采用不同的定量模型，有效解决了传统荧光光谱法在高浓度区域因荧光猝灭或自吸收导致的非线性偏差问题，同时无需复杂样品前处理，显著提升了烟用香精浓度检测的效率与准确性，满足了现场快速检测的需求。

1.基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述待测烟用香精样品的光谱采用微型手持式光谱检测仪获取。

3.根据权利要求1所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述微型手持式光谱检测仪包括：

4.根据权利要求3所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述微型手持式光谱检测仪连接数据处理模块，所述数据处理模块，设置于外部计算机中，用于处理采集到的光谱数据并显示光谱图。

5.根据权利要求3所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述激光激发模块的出射光轴与光谱采集模块的接收光轴之间呈一预设夹角。

6.根据权利要求3所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述长波通滤光片设置于小透射光栅之前，用于滤除反射激光。

7.根据权利要求3所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述透镜设置于光谱系统与ccd探测器之间，用于使荧光信号在ccd表面成像。

8.根据权利要求3所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述微型手持式光谱检测仪通过usb接口与计算机连接。

9.根据权利要求1所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述低浓度定量模型采用以下公式表示：

10.根据权利要求1所述的基于激光光谱的宽浓度范围烟用香精快速检测方法，其特征在于，所述高浓度定量模型采用以下公式表示：