一种水环境重金属检测系统的温度补偿方法

摘要

本发明公开了一种水环境重金属检测系统的温度补偿方法，将采集的极化电流和极化电位通过差分滤波进行平滑处理后，建立拟合回归方程逆模型，通过求偏差、偏差平方以及偏导，获取温度补偿模型，并结合相对误差度量因子REF进行判断，在不符合标准时，自动增加拟合次数重新拟合，以构建出精确度更高的高次多元回归逆模型，该温度补偿模型应用于水环境重金属检测，能提高其检测精度。

主权项

一种水环境重金属检测系统的温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：1)采集重金属浓度为C_j的待测水环境的极化电流I(j)、极化电位E(j)和环境温度U_Tj；j为自然数；C_j为采集的第j个重金属浓度，I(j)为采集的第j个极化电流，E(j)为采集的第j个极化电位；2)对极化电流I(j)和极化电位E(j)进行差分法滤波，获取平滑的E/I曲线，进而获得电化学传感器输出峰值电流I_Cj：3)建立温度补偿模型：31)采集n个浓度标定点和m个温度标定点的极化电流和极化电位值，第j个标定点浓度计算值为C(I_Cj，U_Tj)，j、m、n为正整数，拟合回归方程逆模型为：$C\left(I_{Cj},U_{Tj}\right)=\left(d_0+d_1{I}_{Cj}+d_2{U}_{Tj}\right)+\left(d_3{I}_{Cj}^2+d_4{I}_{Cj}{U}_{Tj}+d_5{U}_{Tj}^2\right)+\mathrm{...}+\xi ,$式中，各阶表达式的系数d_k为温度补偿常系数，其中k为正整数，且0≤k≤t‑1，方程的拟合项数t为正整数，且t≥3；ξ为高阶无穷小量；拟合项数t与拟合次数r的关系为：$t=\frac{(r+3-1)!}{r!(3-1)!}=\frac{(r+2)(r+1)}{2};$32)重金属浓度标定值C_j相对C(I_Cj，U_Tj)的偏差为δ_j：${\delta }_j^2={\left[\underset{k=0}{\overset{t}{\Sigma }}{d}_k{p}_{jk}-C_j\right]}^2$式中，p_jk是回归方程逆模型中温度补偿常系数d_k的各项系数，标定点偏差平方和L_S为：$L_S=\underset{j=1}{\overset{S=m\times n}{\Sigma }}{[\underset{k=0}{\overset{t}{\Sigma }}{d}_k{p}_{jk}-C_j]}^2=L(d_0,...,d_{j-k},...,d_t),$式中，S为标定点的总个数，L_S是温度补偿常系数d_k系数的t元函数；33)分别对L_S求关于d_k的偏导，令k＝0,1,...,t，则温度补偿模型为：$\underset{j=1}{\overset{S}{\Sigma }}\left[\underset{k=0}{\overset{t}{\Sigma }}{d}_k{p}_{jk}\right]\times p_{jk}=\underset{j=1}{\overset{t}{\Sigma }}{C}_j\times p_{jk}$式中，j＝0,1，…，S，S＝m*n；34)用于衡量性能的相对误差度量因子REF为：$REF=100\times \frac{{\left[\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left(\frac{C_j-C_j^S}{C_j^S}\right)\right]}^{\frac{1}{2}}}{\sqrt{s}}$式中，C_j为第j次检测到的重金属离子浓度值，C_j^S为第j次检测时的标准溶液中重金属离子浓度的实际值，s为检测次数；当REF大于预设的最大允许误差时，拟合次数r自动增加1，执行步骤31)；否则，本次建立温度补偿模型结束。