一种基于太赫兹光谱的数据测试方法与流程

本发明涉及太赫兹，尤其涉及一种基于太赫兹光谱的数据测试方法。

背景技术：

1、随着新材料、新器件和新技术的不断发展，太赫兹光谱技术将在科学研究和工业应用中发挥更为重要的作用，并且技术成本的降低和设备的小型化将推动其在更广泛领域的普及和应用。随着太赫兹光谱数据分析技术的发展，基于人工智能和大数据的分析方法将提高太赫兹光谱的检测精度和速度，从而进一步拓宽其应用领域。太赫兹光谱技术作为一种具有独特优势的分析和成像技术，必将在未来的科技进步和社会发展中发挥越来越重要的作用。

2、现有的太赫兹光谱技术手段虽然在许多领域展现出重要应用，但在对固体样品进行标准化检测流程和数据获取方法方面仍然存在不足。当前的技术主要依赖于高精度的设备和复杂的实验条件，这导致了在不同实验室和应用场景下结果的一致性和可重复性存在挑战。缺乏统一的标准化检测流程，使得对固体样品的检测结果难以进行有效的对比和验证。此外，数据获取方法的多样性和复杂性也增加了数据分析的难度，影响了检测效率和准确性。为了解决这些问题，亟需开发统一的标准化检测流程和数据获取方法，确保在不同条件下对固体样品的检测结果具有一致性和可比性，从而推动太赫兹光谱技术在更多实际应用中的普及和推广。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术中主要依赖于高精度的设备和复杂的实验条件，导致在不同实验室和应用场景下结果的一致性和可重复性存在挑战；缺乏统一的标准化检测流程，使得对固体样品的检测结果难以进行有效的对比和验证；数据获取方法的多样性和复杂性增加了数据分析的难度，影响了检测效率和准确性的问题，而提供一种基于太赫兹光谱的数据测试方法，该方法的统一的标准化检测流程和数据获取方法，确保在不同条件下对固体样品的检测结果具有一致性和可比性，从而推动太赫兹光谱技术在更多实际应用中的普及和推广。

2、本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种基于太赫兹光谱的数据测试方法，包括以下步骤：

3、s1、样品制样；

4、采用样品制样系统进行，样品制样系统包括自动化制样设备、样品压片设备、rfid标签打印机；

5、s11、制样准备：利用高精度的自动化制样设备，根据预设比例自动精确称量并混合样品；

6、s12、对样品进行压片：将s11中的样品放入样品压片机中进行压片；

7、s13、rfid标签打印机自动生成每个样品的标签；

8、s2、样品测量；

9、采用样品测试系统进行，样品测试系统包括全自动化的检测仪；

10、s21、参考信号自动校准，每次测试样品信号之前，检测仪自动测量和校准参考信号，即空气，确保基线稳定；使用ai驱动的校准算法，实时校正仪器的漂移和环境影响，确保每次测量的可靠性和可重复性；

11、s22、多点测量，采用多点测量技术，在每个样品的不同位置进行三次测量，使用机器学习算法分析和整合多点数据，校正可能的测量偏差，保留参考和样品信号的三次吸收数据，确保测量数据的全面性和准确性；

12、s23、数据记录和命名，检测仪根据预定义的命名规则生成文件名，数据自动存储并转存为csv格式文件，包括时域、功率、吸收参数，确保数据的完整性和可追溯性；

13、s3、样品测量数据测试；

14、采用数据系统进行，数据系统包括数据导入模块、数据处理模块、数据分析模块、数据可视化模块、报告生成模块，数据导入模块和数据处理模块连接，数据处理模块和数据分析模块连接，数据分析模块和报告生成模块连接，报告生成模块和数据可视化模块连接，数据处理模块和数据分析模块分别和数据可视化模块连接；

15、s31、数据导入模块对数据进行导入；

16、s32、数据处理模块对数据进行预处理；

17、自动数据校验和修正：系统检查数据文件的完整性和格式正确性，使用孤立森林算法剔除异常数据点；数据校验过程包括缺失值检测、数据类型验证和异常值检测，确保数据质量；

18、小波变换平滑处理：对数据进行小波变换平滑处理，有效减少噪声干扰；

19、对数变换归一化：对吸收数据进行对数变换，确保不同样品之间的数据可比性；

20、s33、数据分析模块对数据进行分析；

21、自适应峰值检测：使用自适应峰值检测算法自动识别并提取每个样品的吸收峰值；

22、深度学习模型：使用神经网络深度学习模型拟合含量与吸收强度的关系曲线；

23、增强回归树：通过xgboost增强回归树算法进行数据的回归分析和模型拟合，增强回归树通过构建多棵决策树，进行加权组合，提高模型的预测精度和稳定性，适用于含量与吸收强度关系的拟合；

24、s34、数据可视化模块对数据进行可视和交互；

25、交互式吸收光谱绘制：绘制交互式吸收光谱图，展示吸收随波长的变化，用户可通过交互界面动态调整视图，进行放大、缩小和选择感兴趣的区域，实时查看详细数据，提高数据展示的灵活性和用户体验；

26、三维吸收峰值图：绘制三维吸收峰值图，展示不同含量样品的吸收强度变化趋势；

27、统计图表：绘制统计图表，展示测量数据的均值和标准偏差图，评估数据的稳定性和重复性；

28、s35、数据导出和存档；

29、s36、报告生成；

30、s37、设置用户界面。

31、特别的，s1中，自动化制样设备内置智能制样系统，智能制样系统分析历史数据，调整当前制样参数，确保样品的一致性和高质量；样品压片设备配备高精度压力传感器、闭环反馈控制系统和plc智能控制系统，通过高精度压力传感器实时监测并调节压力；通过闭环反馈控制系统自动调整压力以适应不同样品的特性，确保每片样品在相同压力下压片；通过plc智能控制系统自动检测并调整压片时间，根据实时监测的样品状态进行动态调整，确保每个样品的压片时间一致。

32、特别的，s11中，样品预设比例分别为5%、10%、15%、20%、30%、50%、80%。

33、特别的，s11中，每片样品总称重120mg，且每种样品制备3片。

34、特别的，s12中，压片压力为10mpa，压片时长为5分钟。

35、特别的，s13中，标签上包含样品名称、含量、编号、总重、压力、压片时长、厚度信息。

36、特别的，s2中，检测仪为傅里叶变换红外光谱仪或太赫兹时域光谱仪。

37、特别的，s23中，文件名格式为样品名、含量、编号、总重、压力、压片时长、检测次数。

38、特别的，s31中，数据导入时数据格式自动识别，系统自动识别并导入csv格式数据文件，确保每个样品的三次测量数据完整并正确导入，且系统能够处理不同命名规则和格式的数据文件，自动进行格式转换和整合。

39、特别的，s35中，数据导出时采用多格式导出，分析结果可以导出为csv、excel、pdf格式，便于后续使用和报告编写；系统支持多种格式导出，用户可以根据需求选择合适的格式；数据存档时，将所有处理后的数据和分析结果存档，便于后续查询和追溯；系统支持数据的长期存储和管理，提供可靠的数据备份和恢复机制。

40、特别的，s36中，根据数据处理和分析结果，系统自动生成详细的测试报告，报告格式规范统一，支持用户自定义模板，满足不同需求。

41、特别的，s37中，提供直观友好的用户界面，便于用户操作和查看数据处理结果；用户界面提供多种视图选项，满足用户的不同需求；用户界面设置功能模块集成，即，集成数据导入、数据处理、数据分析、数据可视化和报告生成功能模块，提高系统的整体运行效率，简化用户操作流程；用户通过界面一站式完成数据的管理和分析，提高工作效率。

42、本发明的有益效果是：本发明可以显著提高太赫兹光谱数据获取和分析的整体效率和准确性。首先，通过严格控制样品制备和压片参数，如样品比例、压片压力和时间，确保每次制样的一致性，从而提高了数据的准确性和可重复性。其次，标准化的数据测试步骤，特别是在每次测试样品信号之前测量参考信号（空气），确保了数据的可靠性和可比性。数据处理模块的引入，使得数据的校验、平滑和归一化等预处理步骤自动化，大幅减少了人为操作的误差，并提高了处理速度。通过自动提取吸收峰值和建立含量与吸收强度之间的关系模型，能够更快速地获取有意义的分析结果。此外，多次测量的综合分析方法，通过计算平均值和标准偏差，进一步增强了结果的可靠性和精确性。最终，数据的可视化和自动生成详细测试报告的功能，不仅使得结果的呈现更加直观，而且方便了数据的存储和后续分析。这一系列改进有效提升了太赫兹光谱数据标准化获取和分析的整体水平，为科研和实际应用提供了更高效和可靠的技术支持。