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光束整形对激光诱导击穿光谱稳定性的改善
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作者 贾军伟 付洪波 +3 位作者 王华东 周琪琪 倪志波 董凤忠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期284-289,共6页
使用衍射光学元件将高斯激光光束整形为能量分布均匀的平顶激光光束,对比了两种激光诱导铜等离子体的特性,研究了光束整形对激光诱导击穿光谱稳定性的改善作用。研究结果表明:激光光束能量分布的均匀性引起了烧蚀坑形貌以及单次烧蚀量... 使用衍射光学元件将高斯激光光束整形为能量分布均匀的平顶激光光束,对比了两种激光诱导铜等离子体的特性,研究了光束整形对激光诱导击穿光谱稳定性的改善作用。研究结果表明:激光光束能量分布的均匀性引起了烧蚀坑形貌以及单次烧蚀量的差异,高斯激光和平顶激光诱导光谱的强度、等离子体温度和电子密度的相对标准偏差分别为12.33%和6.37%、2.10%和1.32%、5.31%和0.65%;光束整形后激光诱导击穿光谱的稳定性得到了明显改善,两种激光诱导产生的等离子体均呈局部热力学平衡状态。 展开更多
关键词 光谱学 光束整形 激光诱导击穿光谱 高斯激光 平顶激光 光学衍射元件
基于多光谱特征融合技术的面粉掺杂定量分析方法 预览
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作者 刘丰奎 张翠 +2 位作者 黄志轩 刘盼西 陈达 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期390-395,共6页
提出了一种基于拉曼光谱技术(Raman)和激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的多光谱特征融合技术(MFFT),利用拉曼光谱中分子组分信息和激光诱导击穿光谱中原子组分信息之间的互补特性,采用自适应小波变换(AWT)-竞争性自适应加权(CARS)-偏最小二... 提出了一种基于拉曼光谱技术(Raman)和激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的多光谱特征融合技术(MFFT),利用拉曼光谱中分子组分信息和激光诱导击穿光谱中原子组分信息之间的互补特性,采用自适应小波变换(AWT)-竞争性自适应加权(CARS)-偏最小二乘回归(PLS)建模技术,获取了面粉体系更为全面的特征信息。在多光谱特征融合技术中,首先采用AWT-CARS方法分别提取拉曼光谱和激光诱导击穿光谱中的特征变量,然后将两者的特征变量融合为一个向量,采用PLS方法构建MFFT模型,实现了面粉掺杂物的定量分析。通过对二氧化钛、硫酸铝钾等面粉掺杂体系建模分析,考察MFFT模型的有效性。结果表明,与单一拉曼光谱技术或激光诱导击穿光谱技术建立的预测模型相比,MFFT模型显著提升了模型的预测性能,二氧化钛和硫酸铝钾预测模型的线性相关系数分别从相对较差的Raman模型的0.884、0.877提升到0.981、0.980,其预测均方根误差分别从相对较差的Raman模型的0.151、0.154降低到0.069、0.068。表明多光谱特征融合技术可以准确提取Raman光谱中的分子信息和LIBS光谱中的元素信息,使其互为补充、互为校正,进而有效克服面粉基质对掺杂组分定量分析的干扰,显著提高模型的预测精度。 展开更多
关键词 拉曼光谱 激光诱导击穿光谱 多光谱特征融合技术 面粉掺杂
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复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱定量分析 预览
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作者 李江涛 鲁翠萍 沙文 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期601-607,共7页
为了在复合肥生产中对其成分进行快速检测,达到指导生产的目的,采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)与支持向量机(SVM)方法结合对复合肥中磷(P)元素进行定量分析。实验中选取磷元素的PⅠ213.5nm,PⅠ214.9nm和PⅠ215.4nm 3条特征谱线对58个... 为了在复合肥生产中对其成分进行快速检测,达到指导生产的目的,采用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)与支持向量机(SVM)方法结合对复合肥中磷(P)元素进行定量分析。实验中选取磷元素的PⅠ213.5nm,PⅠ214.9nm和PⅠ215.4nm 3条特征谱线对58个复合肥样品进行分析。采用随机选择法将58个样品划分为训练集(43个样本)和测试集(15个样本),用网格搜索法对复合肥中P元素的定量分析模型进行参量寻优,构建了SVM分析模型。结果表明,所建立的训练集定标模型的相关系数R 2=0.981,说明训练集的参考值和预测值的相关性较高;测试集中验证样本P元素的参考值与预测值的相关系数R 2=0.992,均方误差为4.95×10^-5,说明所构建的SVM模型的适用性较强;训练集的平均绝对误差和相对误差分别为5.9×10^-4和3.99×10^-3;测试集的平均绝对误差和相对误差分别为5.6×10^-4和3.28×10^-3。将SVM算法与LIBS技术结合可实现复合肥中磷元素的快速检测,这为复合肥中元素含量快速检测提供了参考。 展开更多
关键词 光谱学 支持向量机回归 激光诱导击穿光谱 磷元素 网格搜索法
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应用LIBS技术检测食盐中的镉 预览
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作者 陈亮 游利兵 +2 位作者 罗贤锋 尹广玥 方晓东 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期6-10,共5页
为了实现食盐中重金属镉(Cd)的快速定量检测,以193nm的自制准分子激光器作为激发光源,通过外部添加重金属元素Cd制作了8组食盐样品,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,选取CdⅠ228.8nm特征谱线作为分析线,进行了理论分析和实验验证。结果... 为了实现食盐中重金属镉(Cd)的快速定量检测,以193nm的自制准分子激光器作为激发光源,通过外部添加重金属元素Cd制作了8组食盐样品,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,选取CdⅠ228.8nm特征谱线作为分析线,进行了理论分析和实验验证。结果表明,延迟时间为1.5μs时,能够获得较好的光谱强度和信背比;谱线强度与Cd的质量分数具有很好的线性关系,拟合度为0.984,预测相对误差小于7%,检测限为0.65mg/kg。LIBS检测技术不仅具有快捷方便、无需繁琐样品准备等优点,而且具有较高的检测精度,是一种在食品安全快速检测领域中非常新颖的、有潜力的检测技术。 展开更多
关键词 光谱学 快速检测 激光诱导击穿光谱 食盐
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集成微区成像的激光诱导击穿光谱系统的光谱信号稳定性分析
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作者 王华东 付洪波 +3 位作者 贾军伟 周琪琪 倪志波 董凤忠 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期268-276,共9页
搭建了一套集成微区成像的激光诱导击穿光谱系统,运用描述性统计分析方法分析了激光器的能量稳定性、光谱仪的噪声水平,重点分析、对比了气体样品和固体样品激光诱导击穿光谱信号的稳定性特征。结果表明:空气样品激光诱导击穿光谱信号... 搭建了一套集成微区成像的激光诱导击穿光谱系统,运用描述性统计分析方法分析了激光器的能量稳定性、光谱仪的噪声水平,重点分析、对比了气体样品和固体样品激光诱导击穿光谱信号的稳定性特征。结果表明:空气样品激光诱导击穿光谱信号具有明显的随机波动特性和正态分布特征,铝合金样品激光诱导击穿光谱信号具有明显的位置敏感特性和非随机波动特性;与空气样品相比,铝合金样品激光诱导击穿光谱信号的不稳定性主要源于光与物质相互作用区域的变化;对具有正态分布特征的激光诱导击穿光谱信号,可通过多脉冲平均来有效提高其稳定性。 展开更多
关键词 光谱学 光谱信号的稳定性 多脉冲平均 激光诱导击穿光谱 精密度 正态分布
基于激光诱导击穿光谱的茶叶品种快速分类
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作者 徐向君 王宪双 +5 位作者 李昂泽 何雅格 柳宇飞 何锋 郭伟 刘瑞斌 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期277-283,共7页
在提取激光诱导击穿光谱(LIBS)全部特征峰的基础上,利用支持向量机建立了有效的茶叶分类模型。采集了15种茶叶样品的有效LIBS光谱数据(190~720 nm),运用窗口平移平滑和峰位漂移函数修正对光谱进行了预处理,再结合主成分分析降维,对绿茶... 在提取激光诱导击穿光谱(LIBS)全部特征峰的基础上,利用支持向量机建立了有效的茶叶分类模型。采集了15种茶叶样品的有效LIBS光谱数据(190~720 nm),运用窗口平移平滑和峰位漂移函数修正对光谱进行了预处理,再结合主成分分析降维,对绿茶、红茶、白茶实现了98.3%的识别率;对同一种类中不同品种的茶叶也实现了较好的识别。研究结果表明,LIBS在茶叶品种快速识别应用中具有较好的前景。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 茶叶品种 快速分类 光谱预处理 主成分分析 支持向量机
基于激光诱导击穿光谱的绝缘子污秽可溶盐定量关系 预览
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作者 王乃啸 王希林 +2 位作者 贾志东 王黎明 黄荣辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期620-627,共8页
绝缘子表面污秽影响高压线路运行安全,现有的绝缘子污秽检测方法主要是取样后在实验室测试其等值盐密和灰密,无法进行现场实时测量。该文利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合电感耦合等离子体光谱等元素分析技术,研究了人工污秽中若干... 绝缘子表面污秽影响高压线路运行安全,现有的绝缘子污秽检测方法主要是取样后在实验室测试其等值盐密和灰密,无法进行现场实时测量。该文利用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术,结合电感耦合等离子体光谱等元素分析技术,研究了人工污秽中若干盐类离子含量与激光光谱特征谱线的定量关系,提出了测量输电线路绝缘子污秽成分及浓度的新方法。结果表明,LIBS技术可检测污秽中绝大部分盐类元素含量。其中,Mg、Ca等元素特征谱线对应的含量与光谱相对强度呈现强线性关系,而Na、Al等元素部分谱线对应的可溶盐元素的含量与光谱相对强度的线性关系不明显,碱金属元素Na特征谱线受基体效应的影响较大。通过主成分分析方法分析了多种元素谱线的强度和浓度,实现了不同人工污秽主成分的聚类分析。 展开更多
关键词 绝缘子污秽 激光诱导击穿光谱 电感耦合等离子光谱 定量关系 主成分分析
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基于半球形约束结合偏最小二乘法的土壤重金属LIBS检测研究
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作者 余洋 赵南京 +2 位作者 孟德硕 马明俊 兰智高 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期87-92,共6页
为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱稳定性和定量反演准确性,设计了半球形空间约束结构,研究了重金属LIBS光谱相对标准偏差(RSD)和预测相对误差(REP).采用多次平均和内标法对光谱数据进行处理,增加脉冲次数和内标法使光谱RS... 为了提高土壤重金属激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱稳定性和定量反演准确性,设计了半球形空间约束结构,研究了重金属LIBS光谱相对标准偏差(RSD)和预测相对误差(REP).采用多次平均和内标法对光谱数据进行处理,增加脉冲次数和内标法使光谱RSD分别降低1.59%和3.65%,提高了光谱稳定性.对比分析了单变量和最小偏二乘法(PLS)方法下样品浓度的REP,四条特征谱线CrI:357.869 nm、CrI:359.349 nm、CrI:425.435 nm和CrI:427.480 nm单变量方法对样品的REP分别为9.42%、8.43%、6.16%和7.79%,4种变量组合下PLS对样品的REP分别为3.70%、4.10%、4.83%和4.67%. PLS方法最大使得样品REP减小5.72%,提高了定量反演的准确性.以上研究结果为提高土壤重金属LIBS分析能力提供了数据和方法支持。 展开更多
关键词 光谱学 土壤重金属 激光诱导击穿光谱 半球形约束 偏最小二乘法
样品温度对纳秒激光诱导铝等离子体光谱强度的影响
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作者 齐洪霞 赵亮 +3 位作者 金川琳 何郡桐 陈安民 金明星 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期265-270,共6页
使用纳秒激光激发铝箔产生等离子体,对铝箔进行加热,研究样品温度对激光诱导击穿光谱强度和信噪比的影响;对烧蚀坑的直径进行测量,观察烧蚀坑直径随温度的变化。结果表明:铝的两条谱线强度和信噪比均随温度升高而增大,烧蚀坑尺寸也随温... 使用纳秒激光激发铝箔产生等离子体,对铝箔进行加热,研究样品温度对激光诱导击穿光谱强度和信噪比的影响;对烧蚀坑的直径进行测量,观察烧蚀坑直径随温度的变化。结果表明:铝的两条谱线强度和信噪比均随温度升高而增大,烧蚀坑尺寸也随温度升高而增大。证实了加热样品可以提高激光诱导击穿光谱的灵敏度。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 样品温度 光谱强度 信噪比 烧蚀坑直径
双脉冲激光诱导土壤中Pb和Ba光谱增强研究 预览
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作者 邓承付 邱荣 +7 位作者 王慧丽 郭德成 周强 史晋芳 叶成 林小明 吕罗庚 王昶沣 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期92-96,共5页
为获得共线双脉冲激发方式对土壤中Pb和Ba元素的谱线增强效果,研究了1064nm单脉冲和(355nm+1064nm),(1064nm+355nm)共线双脉冲三种激发方式下,谱线强度随采集延迟时间的变化规律和谱线增强倍数随双脉冲时间间隔的变化规律。研究发现,与... 为获得共线双脉冲激发方式对土壤中Pb和Ba元素的谱线增强效果,研究了1064nm单脉冲和(355nm+1064nm),(1064nm+355nm)共线双脉冲三种激发方式下,谱线强度随采集延迟时间的变化规律和谱线增强倍数随双脉冲时间间隔的变化规律。研究发现,与单脉冲激发方式相比,在双脉冲激发方式下,谱线PbI405.78nm和BaI553.55nm强度的最大增强倍数分别为5和8。该研究结果为检测土壤中重金属元素提供了参考。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 共线双脉冲 土壤
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螯合树脂富集辅助激光诱导击穿光谱检测水体中的Cu元素和Mn元素
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作者 郑培超 李倩雨 +3 位作者 王金梅 谭癸宁 赵怀冬 刘冉宁 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期281-289,共9页
提出了将螯合树脂作为一种新型固相基底来富集水溶液中的Cu元素和Mn元素,之后进行激光诱导击穿光谱检测的方法。选取Cu Ⅰ 324.75 nm和Mn Ⅱ 257.61 nm作为特征分析谱线,优化了一系列参数,包括激光能量、延迟时间、激光聚焦位置、样品... 提出了将螯合树脂作为一种新型固相基底来富集水溶液中的Cu元素和Mn元素,之后进行激光诱导击穿光谱检测的方法。选取Cu Ⅰ 324.75 nm和Mn Ⅱ 257.61 nm作为特征分析谱线,优化了一系列参数,包括激光能量、延迟时间、激光聚焦位置、样品溶液流速及溶液pH值。在最佳实验参数条件下,建立了Cu元素和Mn元素的定标曲线,Cu元素和Mn元素的检出限分别为0.03 mg·L^-1和0.098 mg·L^-1。采用所提方法采集自然水样进行检测,计算得出Cu和Mn的回收率范围分别为93.88%~108.09%和91.99%~103.88%。该方法检测灵敏度较高,也可用于自然水体的检测,在水体重金属检测领域具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 光谱学 激光诱导击穿光谱 螯合树脂 吸附 检出限
基于激光诱导击穿光谱的绝缘子表面污秽研究
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作者 周志成 高嵩 +5 位作者 李院生 张血琴 张龙 马欢 梁伟 郭裕钧 《绝缘材料》 CAS 北大核心 2019年第4期70-74,共5页
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)对人工涂污绝缘片和自然积污绝缘片表面污秽的元素进行非接触式测量和分析,分别取Na、Al两种元素的谱线强度表征盐密和灰密对绝缘子表面污秽进行半定量分析。结果表明:LIBS能对人工涂污绝缘片污秽和自然积污... 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)对人工涂污绝缘片和自然积污绝缘片表面污秽的元素进行非接触式测量和分析,分别取Na、Al两种元素的谱线强度表征盐密和灰密对绝缘子表面污秽进行半定量分析。结果表明:LIBS能对人工涂污绝缘片污秽和自然积污绝缘片污秽的主要元素进行准确定性分析。对于人工涂污绝缘片污秽,当盐密增加2.5倍且灰密不变时,Na、Al两种元素的谱线强度分别增加了327.57%和16.0%;对于两种自然积污绝缘片污秽,重度污染绝缘片污秽中Na、Al两种元素的谱线强度相比轻度污染绝缘片分别增加了541.5%和97.8%。 展开更多
关键词 绝缘子污秽 元素分析 激光诱导击穿光谱
基于激光诱导击穿光谱的火焰中元素分析系统 预览
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作者 史艳妮 娄春 +1 位作者 傅峻涛 窦春玉 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第2期54-57,共4页
针对高温燃烧火焰中碳、氢、氧、氮元素的测量,搭建了一套激光诱导击穿光谱(LIBS)系统,并对乙烯预混燃烧火焰进行实时在线检测。使用强激光能量击穿乙烯预混燃烧火焰,通过分析不同碳烟浓度工况的乙烯预混燃烧火焰中等离子体跃迁发射的... 针对高温燃烧火焰中碳、氢、氧、氮元素的测量,搭建了一套激光诱导击穿光谱(LIBS)系统,并对乙烯预混燃烧火焰进行实时在线检测。使用强激光能量击穿乙烯预混燃烧火焰,通过分析不同碳烟浓度工况的乙烯预混燃烧火焰中等离子体跃迁发射的光谱信息,识别火焰中碳、氢、氧、氮元素光谱谱峰,研究火焰中C元素光谱强度与火焰中碳烟含量的相关性。结果表明,该系统性能稳定,随着碳烟含量的增加,火焰中C元素的光谱强度也随之增强,因此LIBS系统在应用于高温燃烧火焰中碳烟含量检测方面具有广泛的前景。 展开更多
关键词 燃烧火焰 激光诱导击穿光谱 元素分析
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激光诱导击穿光谱液态金属成分在线分析仪在线监测熔融铝液中元素成分 预览
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作者 辛勇 李洋 +3 位作者 蔡振荣 杨铭 杨志家 孙兰香 《冶金分析》 CAS 北大核心 2019年第1期15-20,共6页
目前在冶金及压铸行业,产品成分检测属于实验室离线分析,不能实时指导生产过程,而基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术自主研制的液态金属成分在线分析仪,可在线监测冶金工业现场中熔融金属的组分含量,实时指导生产过程,对提高产品质量和降... 目前在冶金及压铸行业,产品成分检测属于实验室离线分析,不能实时指导生产过程,而基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术自主研制的液态金属成分在线分析仪,可在线监测冶金工业现场中熔融金属的组分含量,实时指导生产过程,对提高产品质量和降低能源消耗起到重要作用。首先在研究实验室,利用固体LF6铝合金标准样品系列对LIBS液态金属成分在线分析仪进行了测试,验证了仪器的各项性能指标;随后在压铸车间现场,利用在光谱实验室通过火花放电原子发射光谱仪(Spark-OES)定值得到的现场样品的Si、Fe、Cu、Mn、Ti、Mg元素含量值对LIBS液态金属成分在线分析仪进行了标定;最后现场随机选取10个载有熔融铝液的铝包,采用LIBS进行在线分析,同时取样在光谱实验室进行离线对比分析。分析结果表明:10个熔融铝液样品中,Si、Fe、Cu、Mn、Ti在线分析结果的相对标准偏差(RSD)以2%左右居多,Mg的RSD值波动较大,且以10%左右为主;Si的相对偏差绝对值基本都小于2%,Fe、Cu、Mn、Ti的相对偏差绝对值也基本以小于5%为主,但Mg的相对偏差绝对值以大于20%居多。可见,除Mg元素外,LIBS液态金属成分在线分析仪的测量精密度、准确度都能满足工业现场要求,完全可以实现在线监测熔融铝液的成分,在提高生产效率的同时,降低了能源消耗。但Mg元素的精密度和准确度相对较差,有待进一步研究改进。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(LIBS) 在线分析 熔融铝液 相对标准偏差 相对偏差 火花放电原子发射光谱(Spark-OES)
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基于超疏水基底的水中微量铅元素的LIBS快速测量方法
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作者 叶松 陶玉恒 董大明 《激光杂志》 北大核心 2019年第2期35-39,共5页
铅(Pb)是饮用水中的一种常见微量重金属有害污染物,但目前常规测量方法很难对其进行快速有效的测量。为了定性提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对饮用水中铅的检测限,在被测基地表面制备了超疏水涂层,利用超疏水效应使待测溶液不断在基... 铅(Pb)是饮用水中的一种常见微量重金属有害污染物,但目前常规测量方法很难对其进行快速有效的测量。为了定性提高激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对饮用水中铅的检测限,在被测基地表面制备了超疏水涂层,利用超疏水效应使待测溶液不断在基底表面汇聚,提出了一种水中微量铅的快速测量方法。与传统的滤纸法相比,该方法对铅的检测能力有了很明显的增强效果,可以明显的检测出10μg/L铅溶液中的铅元素。此外,利用超缩水的聚集效应,对5个不同浓度(100~500μg/L)的铅溶液进行了定量分析,并建立出了较好的回归曲线模型,其决定系数R2达到0. 995 5,它的预测检测限可以达到6. 297μg/L。结果显示了此方法有助于饮用水中重金属铅的测量,具有高灵敏、快速测量、可定量的优势,有望应用于饮用水质的快速鉴定。 展开更多
关键词 饮用水 激光诱导击穿光谱 超疏水
激光在线识别岩性技术的影响因素分析与处理 预览
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作者 杨志强 佘明军 李油建 《录井工程》 2019年第2期74-78,135共6页
基于激光诱导击穿光谱技术的激光在线识别岩性技术的研究成功与应用,实现了钻遇地层岩性的连续自动识别。针对一些环境因素影响其应用效果的情况,基于激光在线识别岩性技术原理,分析了水蒸气、激光器功率、上部地层岩屑、油基钻井液污... 基于激光诱导击穿光谱技术的激光在线识别岩性技术的研究成功与应用,实现了钻遇地层岩性的连续自动识别。针对一些环境因素影响其应用效果的情况,基于激光在线识别岩性技术原理,分析了水蒸气、激光器功率、上部地层岩屑、油基钻井液污染四大主要影响因素的不利影响,进一步给出了消除不利影响的处理措施。现场实际应用情况表明:采用相应的处理措施后,激光在线识别岩性技术可实现钻遇地层岩性信息的准确检测,沉积岩岩性识别符合率不低于85.72%,验证了该项技术的可靠性和先进性。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 岩性 在线识别 影响因素 处理
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基于K-CV参数优化支持向量机的LIBS燃煤热值定量分析 预览
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作者 董美蓉 韦丽萍 +6 位作者 陆继东 黎文兵 陆盛资 黄健伟 李诗诗 骆发胜 聂嘉朗 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2202-2209,共8页
热值是煤质特性的重要参数之一,很大程度上影响着燃煤锅炉的运行。为了克服传统检测方法所存在的问题,将激光诱导击穿光谱(LIBS)应用于燃煤热值的定量分析。煤的结构复杂,所含的元素种类众多,包括了主量元素、次量元素和痕量元素,致使煤... 热值是煤质特性的重要参数之一,很大程度上影响着燃煤锅炉的运行。为了克服传统检测方法所存在的问题,将激光诱导击穿光谱(LIBS)应用于燃煤热值的定量分析。煤的结构复杂,所含的元素种类众多,包括了主量元素、次量元素和痕量元素,致使煤的LIBS光谱信息复杂。如何有效提取LIBS光谱信息,实现准确的定量化测量是LIBS在煤特性检测中发挥作用的前提和基础。近年来,随着人工智能技术的发展,相关的分析技术也开始应用于煤的工业指标分析和热值预测中。为实现煤样品中LIBS光谱信息的有效提取,同时为克服常规的分析方法易出现的过渡拟合、收敛性不好等问题,提出采用结合K-fold Cross Validation(K-CV)参数优化的支持向量机(SVM)回归方法,实现LIBS定量分析煤中的热值。SVM方法是结构风险最小化的近似实现,可用于模式分类和非线性回归。为了得到有效的LIBS分析模型,实验选用44种电厂常用的热值含量不同的煤样作为实验对象,选择其中33个作为训练集,剩余11个为测试集。利用搭建的LIBS实验系统获取所选煤样品的等离子体发射光谱数据,首先分析了SVM热值回归模型的参数-惩罚因子C、核函数参数g与模型精度的关联,确定C和g最佳取值范围,然后分别建立了基于LIBS全谱和某些元素(非金属元素和金属元素)特征光谱的SVM回归模型。利用训练集光谱数据,结合K-CV法得到热值SVM回归模型的最优参数C和g的值,建立基于SVM最优参数的煤热值定量分析模型。然后将测试集的光谱数据作为输入量用于测试所建立模型的可靠性,得到分别采用全谱、非金属元素特征光谱、非金属与金属元素特征谱相结合的热值定量分析模型,其决定系数R^2均达到0.99以上,均方误差分别为0.12,0.17和0.06(MJ·kg^-1)^2,预测平均相对偏差分别为1.2%,1.23%和0.69%。结果表明:基于K-CV参数优化SVM回归方法可� 展开更多
关键词 热值 激光诱导击穿光谱 支持向量机 定量 K-CV
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激光诱导击穿光谱在流域侵蚀研究中的应用 预览
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作者 陈传培 黑亮 +3 位作者 余顺超 谭慧明 朱小平 蔡名旋 《水力发电》 北大核心 2019年第4期6-11,共6页
针对目前研究流域侵蚀的泥沙溯源方法中存在的诸多问题,国内引进了一种新兴的流域侵蚀元素分析系统。该系统将激光诱导击穿光谱(LIBS)和土壤粒径分析技术相结合,达到了快速、准确地分析泥沙来源及流域的侵蚀程度的目的。为此,介绍系统中... 针对目前研究流域侵蚀的泥沙溯源方法中存在的诸多问题,国内引进了一种新兴的流域侵蚀元素分析系统。该系统将激光诱导击穿光谱(LIBS)和土壤粒径分析技术相结合,达到了快速、准确地分析泥沙来源及流域的侵蚀程度的目的。为此,介绍系统中LIBS技术的应用,同时对该技术在流域元素分析中存在的定量分析精度、光谱稳定性等关键问题进行了分析。结果表明,通过结合内标法、多变量线性回归等方法能提高定量分析的精度;通过改变激光能量和延迟时间等参数可以减小背景和噪声对信号的影响。 展开更多
关键词 土壤侵蚀 流域 激光诱导击穿光谱 应用
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手持式激光诱导击穿光谱仪对铝合金中镁钛元素的定量分析
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作者 李婧御 陈宽 +3 位作者 陈国飞 李扬彦 曾爱军 辛煜 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第2期237-243,共7页
在常温常压下,采用手持式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)对铝合金中的镁、钛元素进行定量分析,以验证其稳定性及可靠性。手持式LIBS内置1064nm Nd…YAG脉冲激光器,光路为反射式同轴结构。实验中采用AvaSpec-Mini 2048光谱仪,测量波长范围为24... 在常温常压下,采用手持式激光诱导击穿光谱仪(LIBS)对铝合金中的镁、钛元素进行定量分析,以验证其稳定性及可靠性。手持式LIBS内置1064nm Nd…YAG脉冲激光器,光路为反射式同轴结构。实验中采用AvaSpec-Mini 2048光谱仪,测量波长范围为240~420nm。选取镁元素在285.17、383.83nm处的特征谱线,钛元素在323.45、334.94nm处的特征谱线,结合偏最小二乘法建立定标曲线模型。同种元素在不同特征谱线下的定标曲线斜率接近,线性相关系数R值均在0.9893及以上。测量结果与标准值具有较好的一致性,测量值相对误差均在8.70%及以下,样品中镁、钛元素检出限可达到10-4量级。说明手持式LIBS能够实现对铝合金中镁、钛元素的定量分析,从而验证了手持式LIBS具有较好的稳定性和可靠性,对LIBS便携化的发展具有十分重要的意义。 展开更多
关键词 光学制造 激光诱导击穿光谱仪 手持式 定量分析 铝合金
复混肥中磷元素的激光诱导击穿光谱多元线性定量分析 预览
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作者 沙文 李江涛 +1 位作者 鲁翠萍 郑春厚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1958-1964,共7页
复混肥成分的快速、原位检测对化肥的生产过程、产品质量控制具有重要的意义。在化肥企业生产中,实验室进行分析,检测时间长,无法实现线上检测。与复混肥成分现有检测方法相比,激光诱导击穿光谱(LIBS)检测时间只需几分钟、一次测量可完... 复混肥成分的快速、原位检测对化肥的生产过程、产品质量控制具有重要的意义。在化肥企业生产中,实验室进行分析,检测时间长,无法实现线上检测。与复混肥成分现有检测方法相比,激光诱导击穿光谱(LIBS)检测时间只需几分钟、一次测量可完成复混肥成分检测、几乎无需样品预处理,将该技术用于复混肥成分快速、现场检测非常合适。搭建LIBS系统,激光器(100mJ,1064nm,1Hz)输出的激光束经45°反射镜由水平转为垂直方向,经焦距为40mm的透镜聚焦至旋转台上的复混肥样品表面,产生激光等离子体。激光器的调Q信号控制光纤光谱仪(Avantes,195~500nm)采集信号,设置光谱延迟时间为1.28μs,采集时间为1.05ms,最终获取复混肥样品LIBS光谱。20个复混肥样品由安徽徽隆集团提供,磷元素的参考值由企业采用国家标准方法测量。将复混肥样品粉碎过筛取3g,采用压片机在8MPa下压制成形。实验中,使用小型风扇吹扫复混肥样品表面,形成稳定气流,每个样品重复测量10次,每次测量平均20个脉冲,以减小样品不均匀性。其中,15个样品用于定标回归模型的建立,五个样品用于检验定标模型的适用性。复混肥是一种成分复杂的混合物,其中氮、磷、钾均以化合物存在。传统的LIBS定量方法是基于待测元素单条谱线强度,未考虑其他元素影响,降低了定量结果的准确性。将LIBS技术和多元线性回归法结合用于分析复混肥中磷元素浓度。选取磷元素的三条特征谱线即213.6,214.9和215.4nm。磷矿中硅元素含量基本不变,且硅元素在磷的谱线附近存在多条谱线,如212.4,220.8,221.1和221.7nm。分别采用一元、二元、三元和四元线性回归法建立校准曲线。结果表明,采用PⅠ:214.9nm谱线强度作自变量建立一元线性回归,LIBS预测值与参考浓度的相关系数仅为0.083,无法满足磷元素的定量分析要求。当采用PⅠ:214.9nm谱� 展开更多
关键词 复混肥 激光诱导击穿光谱 多元线性定标
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