本发明涉及物质水分含量检测，特别是一种固体颗粒水分含量检测方法。
背景技术：
1、物质水分的含量是对物质本身物理特性、化学特性或生物特性的一个重要表征。其中固体颗粒水分含量的检测在日常生产、研究的众多领域中有着重要意义。例如在粮食生产存贮方面，粮食颗粒含水率符合贮存标准是粮食存储的关键。过高的含水量会加快粮食呼吸作用，使粮食自身内部有机物过度消耗，导致营养成分减少。在制药领域，药品的研发、生产及使用的一系列过程中，药品颗粒内部的水分含量都必须严格控制。因此，研究一种固体颗粒水分含量检测方法具有重要应用价值。
2、目前存在多种固体颗粒样品的含水量检测方法，例如烘干称重法、卡尔-费休法、电阻以及电容式测量方法等。但这些方法存在一些不足之处，例如会对样品本身造成破坏，无法实现非接触测量。
3、近年来，利用近红外光谱测量物质含水量的相关技术发展迅速。该类方法无需与样品接触就能完成含水量检测，具有响应速度快、准确度高的优点，在生产和研究各个领域被广泛应用。claudio r.avila等验证了近红外光谱技术的稳健性足以应用于药品水分检测。lee chiaohwei等使用便携式近红外光谱仪对橄榄的水分进行了测量。tugnoloa等使用近红外分光光度计对咖啡粉的水分含量进行了检测。在木材含水量的测量上，近红外光谱技术也有着较好表现。基于近红外光谱检测技术，本专利提出了一种固体颗粒水分含量检测方法。
4、针对近红外光谱检测物质水分含量的问题，研究者们重点研究了近红外光谱波段中水分吸收光谱的反射光强与物质含水量的关系。相关研究表明，由于o-h键的振动，水分子在近红外区存在1450nm和1940nm两个强吸收峰。本专利将这两个吸收峰定义为水分敏感波长，其他波长定义为非水分敏感波长。研究者们利用漫反射原理，建立了特定波长的漫反射光强与样本含水量之间的数学模型以检测物质含水量。lin l等采用1450nm波长的led测量稻米水分含量。为了消除光路的不确定性及元器件干扰等因素，研究者们通常增加一种或多种非水分敏感波长的光源作为参考波长，通过测量多光源漫反射光强的比值测定样品的水分含量，以提高检测精度。zhou p等设计了一种基于近红外激光光源的土壤水分探测器，使用多个近红外波段的光源综合判定土壤水分。x.liu设计了使用1750nm，1950nm和2220nm三种波长光源的近红外水分检测系统。samo等采用1940nm和1310nm波长的激光光源与铟镓砷光电二极管设计了一种水分传感器。zhenzhong zang等人采用1450nm波长和1300nm波长的两种led光源照射样品，利用频域分析方法检测中药颗粒的含水量。上述工作说明了利用漫反射原理，选择特定波长的近红外光源可以测量物质的含水量。但漫反射检测技术的检测精度易受样品的粒径大小、分布和外观形态等方面的影响。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种固体颗粒水分含量检测方法。
2、为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
3、一种固体颗粒水分含量检测方法，包括以下步骤：
4、s1、将待测固体颗粒分成若干等份，分别以2khz和3khz频率方波驱动测量光源led1和参比光源led2照射每份待测固体颗粒，并利用光电二极管采集每份待测固体颗粒对测量光源led1和参比光源led2的反射光组成的漫反射光谱数据sraw；关闭测量光源led1和参比光源led2，测量若干次环境光强度的光强输出en；
5、s2、对获取的漫反射光谱数据依次进行降噪和快速傅里叶变换处理，以提取每份待测固体颗粒漫反射光谱数据在2khz处对应的幅度值em和3khz处对应的幅度值er；
6、s3、利用式(1)、式(2)计算每份待测固体颗粒反射光强比rmr和含水率mc：
7、
8、mc＝f(rmr) (2)；
9、s4、利用dhs16-a水分测定仪对每份待测固体颗粒分别进行烘干法水分测量试验得到每份待测固体颗粒的标定水分含量，对反射光强比rmr与标定水分含量进行三次拟合得到含水率mc的函数表达式，实现对含水率的检测。
10、进一步地，所述步骤s1中，测量光源led1和参比光源led2与待测固体颗粒的距离为10cm，光电二极管与待测固体颗粒的距离为18cm。
11、优选地，所述光电二极管为ingaas光电二极管。
12、进一步地，所述步骤s2中采用自适应噪声完全集合经验模态分解ceemdan对获取的漫反射光谱数据进行降噪，具体包括：
13、1)找出漫反射光谱数据的原始信号s(t)的所有极值点，通过三次样条曲线将局部极大值点连成上包络线u(t)，将局部极小值点连成下包络线d(t)；
14、2)求上下包络线的平均值:
15、
16、3)用s(t)中减去均值包络线m(t)得到中间信号和h(t)：
17、h(t)＝s(t)-m(t) (4)；
18、4)判断中间信号和h(t)是否满足imf的两个条件，如果满足，该信号就是一个imf分量；若不是，则重复以上步骤直到分解n次以后得到的信号满足imf条件得到原始信号的第一个imf分量；
19、5)用原始信号s(t)减去imf1得到残余量r(t)：
20、r(t)＝s(t)-imf1 (5)；
21、6)加入确定幅值的高斯白噪声n1，得到r′(t)＝r(t)+n1；
22、7)将残余量r′(t)作为新的s(t)，重复步骤1)-步骤5)，从而得到k个新的imf分量，和一个单调不可分解的残余项r(t)，最终得到以下关系式：
23、
24、8)从得到的k个imf分量中筛选出2khz和3khz信号所对应的imf分量，并合成高信噪比的反馈信号。
25、与现有技术相比，本发明分别以2khz和3khz频率方波驱动测量光源led1和参比光源led2，光电二极管采样的漫反射光包含了物料对测量光源led1和参比光源led2的反射光；针对光电二极管反馈的方波混叠信号，设计了自适应噪声完全集合经验模态分解-快速傅里叶变换(ceemdan-fft)的数据提取方法，其中完全集合经验模态分解可以有效滤除所采集的方波混叠信号中的噪声，保留高信噪比的反馈信号，快速傅里叶变换能够提取反馈信号中特定频率的有效信息；因此，本发明的方法能够实现固体颗粒水分含量检测，并且不受样品颗粒的形状、分布和颜色的影响。
1.一种固体颗粒水分含量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的固体颗粒水分含量检测方法，其特征在于，所述步骤s1中，测量光源led1和参比光源led2与待测固体颗粒的距离为10cm，光电二极管与待测固体颗粒的距离为18cm。
3.根据权利要求1所述的固体颗粒水分含量检测方法，其特征在于，所述光电二极管为ingaas光电二极管。
4.根据权利要求1所述的固体颗粒水分含量检测方法，其特征在于，所述步骤s2中采用自适应噪声完全集合经验模态分解ceemdan对获取的漫反射光谱数据进行降噪，具体包括：
