G - Physics – 01 – N
Patent
G - Physics
01
N
G01N 21/25 (2006.01) G01J 3/28 (2006.01) G01N 37/00 (2006.01) G01T 1/36 (2006.01)
Patent
CA 2212776
A procedure for interpretation of spectrometric data, useful in all branches of spectroscopy, is disclosed. This procedure is composed of three sub-procedures whose functions are: calibration of the spectrometer, reconstruction of the spectrum of the sample under study, and estimation of the parameters of this spectrum. The sub-procedure for calibration of the spectrometer is comprising an organized set of methods for identification of a numerical relation between the measurement results produced by this spectrometer and established measurement standards of spectrum. The sub-procedure of reconstruction is comprising an organized set of methods for numerical reconstruction of the spectrum of the sample under study, i.e. for partial elimination of the effects of noise and blur corrupting the spectrometric data. The sub-procedure of spectrum parameter estimation is comprising an organized set of methods for numerical estimation of the positions and magnitudes of peaks the spectrum of the sample is composed of. The invention also provides a spectrometric micro-sensor/transducer, for light spectrum measurement, useful for applications in different spectrum-measurement-based instrumentation, especially in the miniaturized intelligent spectrometric probes for in situ measurements, are disclosed. In order to circumvent the difficulties with the integration of the optical functions using the semiconductor-based integration technologies, the basic idea of the proposed method for providing a spectrometric micro-sensor/transducer, is based on transferring the problem of the accuracy of measurement from the domain of optical analog signal processing to the domain of electrical digital signal processing - much easier to integration. According to the invention, the new method consist of designing a simple optical device, a signal discretization block and a specialized digital signal processor and then to combine them in one functionally fused entity: an intelligent integrated spectrometric sensor/transducer (IISS/T). The designed (IISS/T) allows for obtaining the quality result of measurement: an estimate of the measured light spectrum or its parameters defined by the user. This fusion of the functional blocks enables the designer of IISS/T to profit of the best of both parts: optical and electrical. The proposed method of providing a spectrometric micro-sensor/transducer is more efficient then existing methods based on the sophisticated optical analog processing because it is free of troubles characteristic for this type of processing. The ISS/T is a low cost, flexible, quality spectrometric sensor/transducer which may be easily adapted to very diversified applications via customizing of the specialized digital processor. When manufactured as a miniature compact package it can be made robust to mechanical, electromagnetic, chemical and biological influences (distortions).
L'invention est une procédure d'interprétation des données spectrométriques qui est utile dans toutes les branches de la spectroscopie. Cette procédure est composée de trois sous-procédures dont les fonctions sont les suivantes : étalonnage du spectromètre, reconstitution du spectre du spécimen étudié et estimation des paramètres de ce spectre. La sous-procédures d'étalonnage du spectromètre est constituée d'un ensemble organisé de méthodes d'identification de relations numériques entre les résultats de mesure produits par ce spectromètre et des mesures normalisées portant sur le spectre en cause. La sous-procédure de reconstitution est constituée d'un ensemble organisé de méthodes de reconstitution numérique du spectre du spécimen étudié qui permettent d'obtenir une élimination partielle du bruit et du flou dans les données spectrométriques. La sous-procédure d'estimation des paramètres spectraux est constituée d'un ensemble organisé de méthodes d'estimation numérique des positions et des intensités des pics dans le spectre du spécimen. L'invention porte également sur un transducteur à microcapteur spectrométrique pour le spectre lumineux qui est utile pour des applications à divers appareils de mesure spectrale, particulièrement dans les sondes spectrométriques intelligentes miniatures utilisées pour les mesures in situ. Afin de contourner les problèmes résultant de l'intégration des fonctions optiques au moyen de technologies d'intégration pour dispositifs à semi-conducteur, le problème de la précision des mesures est transféré du traitement de signaux analogiques lumineux au traitement de signaux numériques électriques dans le transducteur à microcapteur spectrométrique de l'invention, ce qui facilite grandement l'intégration. La nouvelle méthode de l'invention consiste à élaborer un dispositif optique simple, un bloc de discrétisation de signaux et un processeur à signaux numériques spécialisé, puis à combiner le tout dans une même entité fonctionnelle, nommément le transducteur à capteur spectrométrique intégré intelligent de l'invention. Ce transducteur permet d'obtenir des mesures spectrales ou des estimations de paramètres spectraux définies par l'utilisateur. Cette fusion des blocs fonctionnels permet au concepteur du transducteur à capteur spectrométrique intégré intelligent de tirer le meilleur parti possible des éléments optiques et électriques. La méthode de construction proposée pour le transducteur à microcapteur spectrométrique est plus efficace que les méthodes actuelles basées sur un traitement perfectionné des signaux lumineux car elle est exempte des problèmes caractéristiques de ce type de traitement. L'appareil de l'invention est un transducteur à capteur spectrométrique de qualité peu onéreux et souple qui peut facilement être adapté à des applications très diversifiées par une personnalisation du processeur numérique spécialisé. Présenté sous la forme d'un boîtier miniature compact, il peut être construit de façon à être très insensible aux perturbations mécaniques, électromagnétiques, chimiques et biologiques (distorsions).
Barwicz Andrzej
Miekina Andrzej
Morawski Roman Z.
Slima Mohamed B.
Barwicz Andrzej
Miekina Andrzej
Morawski Roman Z.
Slima Mohamed B.
Teitelbaum Neil
LandOfFree
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