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碾磨程度对LIBS鉴别稻米产地准确度的影响
1
作者 谢玮萍 徐将 +3 位作者 魏海波 刘林林 姚明印 姚小英 《江西农业大学学报》 北大核心 2025年第2期478-485,共8页
【目的】稻米经碾磨加工改善感官品质,但碾磨过程会掩盖与原产地相关的信息特征,增加稻米产地辨识难度。激光诱导击穿光谱(LIBS)通过全光学方法感知稻米元素组成信息,具备稻米产地快速、绿色鉴别潜力。旨在采集不同碾磨程度的稻米样品L... 【目的】稻米经碾磨加工改善感官品质,但碾磨过程会掩盖与原产地相关的信息特征,增加稻米产地辨识难度。激光诱导击穿光谱(LIBS)通过全光学方法感知稻米元素组成信息,具备稻米产地快速、绿色鉴别潜力。旨在采集不同碾磨程度的稻米样品LIBS光谱,结合随机森林(RF)和逻辑回归(LR)机器学习算法,分析碾磨程度对LIBS鉴别稻米产地准确度的影响。【方法】收集江西省内11处产地稻米,经微、轻度、中度、重度4级碾磨,再压片处理形成LIBS分析样品。对比稻米样品LIBS光谱随碾磨程度的变化,评估采用全光谱数据以及利用极限梯度提升(XGBoost)提取特征光谱时,RF、LR模型对稻米产地的鉴别准确度。【结果】(1)随着碾磨程度的提高,稻米内部矿质元素信息发生变化,LIBS可检测到的稻米成分信息减少,从而对稻米产地鉴别准确度造成一定影响。(2)全光谱数据输入时,LR模型的平均鉴别准确率为89.97%,经XGBoost特征提取后,平均鉴别准确率提升至94.85%;RF模型的鉴别准确率从85.11%提升至94.31%,这表明XGBoost特征提取能够显著增强模型鉴别性能。(3)经光谱特征变量选择后,RF模型微、轻度、中度、重度碾磨鉴别准确率分别为97.64%、93.88%、93.15%、92.55%;LR模型分别为97.76%、94.79%、94.48%、92.36%,相较于RF模型,LR模型体现出更优的鉴别性能。【结论】LIBS方法结合机器学习算法对不同碾磨程度下稻米产地均具有鉴别能力,且碾磨程度越低,鉴别准确率越高。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(libs) 稻米碾磨程度 产地鉴别 XGBoost 特征提取 机器学习
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矿浆固相浓度、粒度对LIBS测量信号的影响规律及表征方法研究
2
作者 于桐 于洪霞 +2 位作者 张鹏 孙兰香 陈彤 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1334-1340,共7页
激光诱导击穿光谱技术可以直接对矿浆进行在线分析,但由于矿浆基质成分十分复杂,固体颗粒浓度和粒度的变化都会对光谱信号产生影响,使得光谱信号与矿物化学成分之间的关系复杂难以表征。因此,研究矿浆固相浓度、粒度对光谱信号的影响机... 激光诱导击穿光谱技术可以直接对矿浆进行在线分析,但由于矿浆基质成分十分复杂,固体颗粒浓度和粒度的变化都会对光谱信号产生影响,使得光谱信号与矿物化学成分之间的关系复杂难以表征。因此,研究矿浆固相浓度、粒度对光谱信号的影响机制十分重要。为此,使用多种粒度的SiO_(2)粉末与不同质量的水进行配比,得到不同固相浓度、粒度的模拟矿浆样本,并进行LIBS光谱信号采集与数据分析,系统的研究了矿浆固相浓度、粒度对固相和液相中包含元素的特征谱线强度的影响。首先,使用皮尔森相关系数量化评估固相浓度、粒度对LIBS光谱信号的影响。结果显示:在同一固相粒度下,固相浓度与全谱和值及各元素的特征谱线强度之间的相关系数大多高于0.9,说明整体光谱强度随固相浓度的升高而增强;在同一固相浓度下,固相粒度主成分与硅元素特征谱线强度之间的相关系数在0.99左右,说明固相颗粒中元素特征谱线随固相颗粒的增大而减弱。进一步建立了矿浆固相浓度、粒度同步变化时光谱强度与固相浓度、粒度的关系模型,通过模型的拟合优度(R^(2))来分析固相浓度、粒度对LIBS光谱的影响。结果显示:只有硅元素特征谱线强度的固相粒度表征模型的拟合优度可以达到0.9以上,说明单一的固相浓度或粒度无法完全准确地反映样本中各元素特征谱线强度的变化情况;固相浓度、粒度共同表征光谱强度的模型,各元素特征谱线的拟合优度均超过0.9,说明固相浓度和粒度对各元素特征谱线强度的影响是耦合存在的,需要融合多源信息进行综合表征。这些结果为进一步研究基于多源信息融合的LIBS光谱稳定性与定量分析准确性的提升,提供了系统的分析基础。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 矿浆 在线分析 固相浓度 固相粒度
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激光诱导击穿光谱(LIBS)技术融合机器学习快速鉴别土壤重金属污染等级
3
作者 彭莎 何亚雄 +3 位作者 温起帆 赵栋烨 李博轩 柯川 《中国无机分析化学》 北大核心 2025年第9期1295-1303,共9页
鉴于重金属于土壤中长期累积会致使土壤污染加剧、质量衰退,进而衍生出诸多棘手的环境问题,对土壤重金属含量进行持续且精准监测至关重要。通过整合激光诱导击穿光谱(LIBS)技术与智能算法,致力于实现土壤中重金属污染等级的快速精准辨... 鉴于重金属于土壤中长期累积会致使土壤污染加剧、质量衰退,进而衍生出诸多棘手的环境问题,对土壤重金属含量进行持续且精准监测至关重要。通过整合激光诱导击穿光谱(LIBS)技术与智能算法,致力于实现土壤中重金属污染等级的快速精准辨识。首先,运用中值绝对偏差(MAD)法剔除异常光谱,并对光谱数据执行归一化操作,以有效抑制激光能量波动以及环境噪声所引入的干扰,保障数据的可靠性与稳定性。继而引入支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、随机森林(RF)与决策树(DT)的智能算法,针对预处理后的光谱数据实施分类识别,为化解因参数择取失当引发的过拟合或欠拟合风险,采用随机搜索策略对各模型予以优化。经综合比对,SVM模型呈现出最优的分类精度,Cr和Cu污染土壤等级识别的准确率分别为99.417%、99.250%。实验表明,SVM和LIBS相结合可以快速判断土壤中重金属污染等级,同时也为环境检测与治理提供了一个新的技术方向。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 机器学习 中值绝对偏差法 土壤重金属污染
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Simultaneous Measurements of Coal Ash Composition by Laser-induced Breakdown Spectroscopy in Different Optical Collection 被引量：4
4
作者 YAO Shunchun LU Jidong DONG Meirong ZHENG Jianping LI Jun ZHANG Bo 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期I0008-I0008,10,共1页
针对燃煤组分分布不均匀的特性，研究不同收光模式对激光诱导击穿光谱技术同步测量灰成分的影响。选用具有不同灰成分含量梯度的燃煤样品作为检测对象，对比分析同向收光和侧向收光下灰成分组成元素谱线信号探测的强度和稳定性及SiO2、A... 针对燃煤组分分布不均匀的特性，研究不同收光模式对激光诱导击穿光谱技术同步测量灰成分的影响。选用具有不同灰成分含量梯度的燃煤样品作为检测对象，对比分析同向收光和侧向收光下灰成分组成元素谱线信号探测的强度和稳定性及SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO和TiO2含量定量分析的精确度。研究结果表明，相同实验条件下同向收光模式的光谱信号稳定性和定量分析精确度更好，检验样品中各灰成分的预测值和参考值之间的拟合度均在0．986以上。而侧向收光模式下探测到的光谱信号强度更强，光谱探测下限可以达到190nm。 展开更多
关键词 激光诱导 光谱仪 粉煤灰 同时测量 击穿 眼镜 组成 安全经济运行
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高精度煤质成分快速定量分析LIBS系统研究 被引量：5
5
作者 刘树林 王猛 +3 位作者 李安 张颖 刘晓东 刘瑞斌 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1470-1480,共11页
煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪,对所采集煤样工业特性固定碳(FixC),灰分(Ash),干燥无灰基的挥发分(Vdaf),热值(Q)进行了定量测量,并对测得的数据... 煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪,对所采集煤样工业特性固定碳(FixC),灰分(Ash),干燥无灰基的挥发分(Vdaf),热值(Q)进行了定量测量,并对测得的数据与实验室人工测量数据进行对比分析,检验得出该方法在煤质分析方面准确快速。通过对设备稳定性和动态精密度的测试,结果表明了快速煤质分析仪具有较高的稳定性,满足国标规定值。在预测灰分值分布跨度为5%~60%的煤样时,通过增加样品量,增加模型中对大灰分煤样的预测权重,实现预测均方根误差RMSEP<1%的预测精度,挥发分和全硫的RMSEP<1%,热值的RMSEP<0.18 MJ/kg。预测结果均达到工业分析要求,可以满足工业现场的应用需求,具有应用于煤质在线检测方面的广阔前景。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 定量分析 快速煤质分析 稳定性
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基于LIBS光谱实现燃煤企业碳排放量高精度快速预测 被引量：4
6
作者 王猛 刘树林 +4 位作者 刘晓东 孙浩瀚 张颖 李安 刘瑞斌 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2024年第3期597-603,共7页
准确预测煤炭的碳排放数据是实现中国“双碳”目标的重要基础。在煤炭入炉前完成碳排放量数据和煤质指标的精确、快速预测,将转变目前“先排放,后检测”的碳排放数据计算方式,对落实“双碳”战略意义重大。以煤炭碳含量和煤质指标的精... 准确预测煤炭的碳排放数据是实现中国“双碳”目标的重要基础。在煤炭入炉前完成碳排放量数据和煤质指标的精确、快速预测,将转变目前“先排放,后检测”的碳排放数据计算方式,对落实“双碳”战略意义重大。以煤炭碳含量和煤质指标的精准预评估为研究目标,通过自行搭建激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)系统和LIBS光谱统计分析,利用主成分分析-偏最小二乘(PCA-PLS)结合小样本算法对训练集进行回归训练,建立了一种煤炭的碳排放预测模型,并通过在新疆A电厂和山东B电厂中的实际应用,证明了LIBS系统在煤质指标分析中的可靠性。结果表明:所提出的预测方法与传统方法相比绝对误差最大为0.0256 t,表现出较好的碳排放预测能力。所提方法可以用于燃煤企业碳排放量的精准预测,为实现煤炭碳排放和煤质指标的预评估提供了一种较为高效的技术解决路径。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱技术 碳排放 高精度快速预测
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C-Fe谱线干扰修正对飞灰含碳量LIBS测量的影响 被引量：11
7
作者 姚顺春 陈建超 +2 位作者 陆继东 沈跃良 潘刚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1719-1723,共5页
在燃煤电厂,飞灰含碳量是直接反映锅炉燃烧效率的重要指标,控制含碳量水平和低氮燃烧之间的平衡要求实现含碳量的在线(或快速)检测。将激光诱导击穿光谱技术应用于飞灰含碳量的快速测量,针对测量中248nm附近的C和Fe谱线干扰问题,提出了... 在燃煤电厂,飞灰含碳量是直接反映锅炉燃烧效率的重要指标,控制含碳量水平和低氮燃烧之间的平衡要求实现含碳量的在线(或快速)检测。将激光诱导击穿光谱技术应用于飞灰含碳量的快速测量,针对测量中248nm附近的C和Fe谱线干扰问题,提出了利用Fe谱线修正的方法以提取重叠峰中C谱线的积分强度,对比分析了Fe 248.33nm,Fe 254.60nm和Fe 272.36nm谱线分别作为Fe 247.98nm的修正谱线时提取的C修正积分强度对飞灰含碳量定标曲线和未知样品重复测量精确度的影响。研究结果表明,对C和Fe谱线干扰进行强度修正可以提高含碳量定标曲线的拟合度,并且可以显著改善低含碳量样品重复测量的精确度。但同时需要注意用于修正的Fe谱线的合理选取,防止在对低含碳量样品中C谱线强度的过度修正。从定标曲线和重复测量精确度总体评价而言,Fe 254.60nm谱线最适用于LIBS测量飞灰含碳量时的C和Fe谱线干扰的修正。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 C-Fe谱线干扰 飞灰含碳量
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Voigt函数拟合的LIBS谱线自吸收校正方法在磷矿镁元素分析中的应用 被引量：7
8
作者 张鹏 孙兰香 +2 位作者 于海斌 齐立峰 曾鹏 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期266-270,共5页
MgO含量是磷矿浮选过程中最为关注的指标之一。实现浮选过程中MgO含量的快速检测,对于优化浮选过程、提高效率、降低成本有着非常实际的意义。因此, LIBS技术被引入到了磷矿中镁元素含量的分析。常用于LIBS分析的Mg元素特征谱线(如MgⅡ2... MgO含量是磷矿浮选过程中最为关注的指标之一。实现浮选过程中MgO含量的快速检测,对于优化浮选过程、提高效率、降低成本有着非常实际的意义。因此, LIBS技术被引入到了磷矿中镁元素含量的分析。常用于LIBS分析的Mg元素特征谱线(如MgⅡ279.6 nm,MgⅡ280.3 nm, MgⅠ285.2 nm)多为共振线,谱线强度易受自吸收效应影响,导致谱峰强度下降,影响分析准确性。提出一种基于近似Voigt函数的拟合方法:首先通过近似函数对Voigt函数进行简化;再通过低含量样本确定谱峰中心和理想条件下的半峰宽;进而通过计算谱峰所在区域线型的斜率,确定用于拟合的谱翼区域;最终通过对谱峰两翼受自吸收效应影响较小的光谱进行拟合,得到更接近理论线型的谱线。在定量分析磷矿样品中的镁元素含量应用中,使用拟合后的MgⅠ285.2 nm谱线区域面积作为分析谱线强度,以拟合的Si 288.2 nm谱线区域面积作为参考谱线强度,使用内标法对镁元素含量进行了标定。对比未拟合直接内标的方法,该方法的标定确定系数(R^2)由0.923提升至0.998,均方根误差(RMSE)和平均相对误差(ARE)分别由0.96, 38.65%下降到0.16, 2.79%,说明该方法使磷矿镁元素定量分析的整体测量准确性得到了有效的提升。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 定量分析 谱线拟合 自吸收效应 磷矿
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钢液中多元素的LIBS实时定量分析 被引量：12
9
作者 陈凯 陆继东 李俊彦 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期823-826,共4页
将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术直接应用于钢液成分的检测。研究结果表明,氩气作为保护气不仅可以避免钢液表面的氧化,同时可以增强等离子体信号强度。在氩气氛围下,钢液表面被聚焦成高功率密度的脉冲激光击穿形成等离子体,利用耦合CCD... 将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术直接应用于钢液成分的检测。研究结果表明,氩气作为保护气不仅可以避免钢液表面的氧化,同时可以增强等离子体信号强度。在氩气氛围下,钢液表面被聚焦成高功率密度的脉冲激光击穿形成等离子体,利用耦合CCD的多通道光纤光谱仪探测等离子体在冷却过程中发射的光谱信号,得到钢液组分的相关信息。根据分析谱线选取原则,确定了主要合金元素Mn,Si和Cr的特征谱线,并建立了相应元素的定标曲线,曲线的线性拟合度均在0.925以上,对应的质量浓度检测限分别为75.7,23.8和724.5μg·g-1。 展开更多
关键词 钢液 激光诱导击穿光谱 多元素检测 定量分析
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激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱诊断与元素分析及激光功率、入射角度以及测试距离的改变对结果影响 被引量：5
10
作者 翟洋 朱日宏 +1 位作者 沈华 顾金良 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期2634-2638,共5页
激光诱导击穿光谱法(LIBS)在精准识别该样品元素的组成成分和含量的同时,也可以得到该特征元素等离子体的电子温度、粒子旋转温度等相关光谱诊断参数。该方法非接触式、低损伤阈值,借助高速高分辨率响应的CCD探测元件更可以实现实时动... 激光诱导击穿光谱法(LIBS)在精准识别该样品元素的组成成分和含量的同时,也可以得到该特征元素等离子体的电子温度、粒子旋转温度等相关光谱诊断参数。该方法非接触式、低损伤阈值,借助高速高分辨率响应的CCD探测元件更可以实现实时动态测量。文章基于LIBS的相关原理,对一块事先标定好元素成分的合金进行光谱诊断的同时,发现在改变激光入射角度、激光入射功率和接收端面到测试样品的距离对实验结果将会产生重要的影响。由实验结果表明,利用LIBS不仅可以精准的分析测试对象的元素成分和含量,同时也定量分析了以上实验条件和参数的变化对实验结果的影响并给出相应的理论依据与解释。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(libs) 等离子体 光电探测器 电子温度
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LIBS技术在中药质量快速评价中的应用及研究进展 被引量：12
11
作者 刘晓娜 王喜波 +3 位作者 车晓青 吴志生 李德芳 郑秋生 《世界科学技术-中医药现代化》 CSCD 北大核心 2020年第4期1262-1269,共8页
激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是一种快速、多元素同时检测的微区分析技术。激光脉冲通过对样品表面的激光灼烧,获取样品组成元素的等离子体光谱,从而实现样品的分析。作为一种绿色的、高效的元素... 激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是一种快速、多元素同时检测的微区分析技术。激光脉冲通过对样品表面的激光灼烧,获取样品组成元素的等离子体光谱,从而实现样品的分析。作为一种绿色的、高效的元素检测技术,LIBS具有样品制备简单、无损或微损等优势,能够实现多元化对象(包括固体、液体、气体、气溶胶四种形态的物质)的原位、在线及远程检测。随着LIBS技术日趋成熟及相关科学理论的发展,LIBS成为了中药行业的新兴分析检测工具。本文简述了LIBS的基本原理,综述了其在中药中的元素分析、产地鉴别、药材真伪掺假、重金属检测及生产过程控制的应用及进展。LIBS技术在中药测领域的应用具有很大潜力,必将成为中药质量评价重要手段。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱技术 中药质量评价 多元素检测
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高压制样-LIBS技术测定土壤样品中稀土元素的应用研究 被引量：7
12
作者 徐进力 胡梦颖 +3 位作者 张鹏鹏 邢夏 白金峰 张勤 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3806-3811,共6页
传统的激光诱导击穿光谱(LIBS)多应用于物质定性分析,是因为该仪器在定量分析时存在重复性差,检测结果准确度差等缺点,没有达到定量分析对准确度和精密度的要求。近年来, LIBS技术在硬件方面和软件方面得到快速发展,基于LIBS技术突出的... 传统的激光诱导击穿光谱(LIBS)多应用于物质定性分析,是因为该仪器在定量分析时存在重复性差,检测结果准确度差等缺点,没有达到定量分析对准确度和精密度的要求。近年来, LIBS技术在硬件方面和软件方面得到快速发展,基于LIBS技术突出的优点,简单快速,使得该方法作为一种强有力的检测手段,实现了一次进样同时定量检测多种元素,并取得了较为满意的测定结果。为了将LIBS技术应用到土壤样品中稀土元素的定量分析,本方法对LIBS技术的工作条件进行了优化,并筛选出最佳的工作条件:激光输出能量(1.6 mJ)、脉冲延迟时间(0.1μs)、光斑直径(100μm)、激光频率(20 Hz)、缓冲气的流量(0.3 L·min^-1);待分析样品采用超高压制样技术,使样品的塑化效果得到有效改善,表面更加致密平整,有效降低了样品的粉末效应,且随着制样压力的增加,样品的特征的显示谱图基线明显较少,噪声降低,提高了信背比和测定结果的精密度;在激光剥蚀过程中采用剥蚀新鲜面的方式,可以大大降低热效应的影响,提高测定结果的准确度;同时,采用土壤标准物质(基体匹配法)作定标曲线,大大降低基体效应的影响,分析结果的准确度也得到改善。该方法经过国家一级标准物质的验证,测定值和认定值基本一致,表明该方法较为准确可靠。从全部结果分析,轻稀土元素分析结果的准确度较差,但是该方法实现了一次进样多元素同时测定,推动了LIBS技术发展,尤其是在勘查地球化学领域的应用和发展,也为LIBS技术推广应用到其他领域提供了新的思路。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱仪 高压制样 稀土元素 土壤样品
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基于电极富集的水体重金属LIBS检测灵敏度研究 被引量：4
13
作者 王园园 赵南京 +7 位作者 马明俊 方丽 余洋 孟德硕 谷艳红 贾尧 刘建国 刘文清 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期884-888,共5页
为了提高水体重金属LIBS检测的灵敏度以及降低元素检测限,采用LIBS结合铝电极富集方法对水体中的重金属Pb,Cd,Ni进行了分析。研究并优化了电极富集方法中关键参数—富集电压U,分析了LIBS特征谱线的光谱强度与富集电压大小之间的关系,得... 为了提高水体重金属LIBS检测的灵敏度以及降低元素检测限,采用LIBS结合铝电极富集方法对水体中的重金属Pb,Cd,Ni进行了分析。研究并优化了电极富集方法中关键参数—富集电压U,分析了LIBS特征谱线的光谱强度与富集电压大小之间的关系,得出重金属元素特征光强随着富集电压先增加后减小,在1.2 V处光谱强度达到最大值,选择了最优富集电压值为1.2 V。研究了Pb,Cd,Ni三种重金属元素的光谱稳定性,其特征谱线光谱强度的相对标准偏差(RSD)分别为5.98%,4.25,%和5.27%,说明该实验方法得到的谱线具有较高的稳定性。在0~0.13 mg·L^(-1)范围内配制系列样品进行实验并对元素进行定量分析,得到Pb,Cd,Ni三种重金属元素的检测限分别为1.2,3.1和1.7 ppb。结果表明:LIBS结合铝电极富集方法能够有效地提高特征谱线的稳定性以及降低元素的检测限,为提高水体重金属LIBS的检测灵敏度和分析能力提供了方法支持。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 电极富集 检测限 水体重金属
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LIBS谱线自动寻峰在炉渣成分在线分析中的应用 被引量：5
14
作者 余嵘华 陈兴龙 +1 位作者 倪志波 王静鸽 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1474-1478,共5页
采用激光诱导击穿光谱技术对炉渣成分实时在线监测的研究过程中,谱峰的中心波长及其积分强度是定量分析的基础。为了快速自动识别海量的谱峰数据,文章基于有限状态机的句法编译了一套自动寻峰程序,并介绍了产生谱峰描述语言的文法和谱... 采用激光诱导击穿光谱技术对炉渣成分实时在线监测的研究过程中,谱峰的中心波长及其积分强度是定量分析的基础。为了快速自动识别海量的谱峰数据,文章基于有限状态机的句法编译了一套自动寻峰程序,并介绍了产生谱峰描述语言的文法和谱峰自动识别机。将该寻峰程序应用于自动识别激光诱导炉渣等离子体发射光谱数据和炉渣成分的在线分析,取得了较好的分析速度和精度,证明了该技术的有效性。 展开更多
关键词 激光光学 激光诱导等离子体光谱 自动寻峰 有限状态机 在线分析
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利用LD温漂增强LIBS激光器温度适应性研究 被引量：4
15
作者 郑奇 朱瑜 孙军 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1473-1476,共4页
为了实现野外环境下的小型LIBS系统对激光光源宽温的要求,利用LD光谱温漂特性、MgO∶LN宽温电光开关、集成谐振腔以及激光放大技术,拓宽了激光器的温度适应范围,降低激光器的温控精度。最后利用KTP,BBO晶体对输出的1064 nm激光进行四倍... 为了实现野外环境下的小型LIBS系统对激光光源宽温的要求,利用LD光谱温漂特性、MgO∶LN宽温电光开关、集成谐振腔以及激光放大技术,拓宽了激光器的温度适应范围,降低激光器的温控精度。最后利用KTP,BBO晶体对输出的1064 nm激光进行四倍频试验。试验结果表明:利用LD光谱温漂特性,可以增强激光器的温度适应性。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱(libs) LD光谱温漂特性 全固态 复合晶体
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基于原子和分子谱线分析的LIBS快速测量CO_2 被引量：1
16
作者 徐嘉隆 李越胜 +3 位作者 陆继东 白凯杰 卢伟业 姚顺春 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1888-1892,共5页
作为温室气体的主要成分,CO_2的排放控制有利于应对全球气候变暖以及生态环境变化,对CO_2的快速检测具有重要意义。目前检测CO_2的方法有滴定法,电化学法,气相色谱法,红外吸收光谱法等,但对应用于工业现场的在线监测还存在着不足。激光... 作为温室气体的主要成分,CO_2的排放控制有利于应对全球气候变暖以及生态环境变化,对CO_2的快速检测具有重要意义。目前检测CO_2的方法有滴定法,电化学法,气相色谱法,红外吸收光谱法等,但对应用于工业现场的在线监测还存在着不足。激光诱导击穿光谱(LIBS)具有远程测量,无需或仅需简单预处理,多组分同步测量等优点,本文提出将其应用于CO_2在线监测,期望发展适用于工业过程碳排放的在线监测技术。利用质量流量控制器控制纯度为99.99%的CO_2和N2配比形成不同CO_2浓度的混合气体模拟烟气环境,经过混气瓶充分混合后送入密封样品池进行LIBS测量实验。研究不同延迟时间下C247.86nm和CN38.34nm谱线的演化规律,验证了等离子体形成过程中存在部分CO_2分子解离反应生成CN分子,在CO_2定量分析时应考虑CN分子谱线的影响,并获得同步测量C原子和分子谱线的最佳延迟时间为800ns。在此基础上,由于等离子体演化过程中,各种信息相互影响,分析指标与多个测量参数存在关系,综合考虑C原子、CN碎片及修正高浓度影响下的自吸收效应,采用多元回归分析方法建立了CO_2定量分析曲线,其拟合度R^2和斜率分别达到了0.978和0.981,结果表明相比单个指标直接定标,该方法提高了定量分析模型的可靠性,验证了LIBS技术快速测量CO_2的可行性。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 二氧化碳 分子谱线 多元回归
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基于LIBS技术的钢铁合金中元素多变量定量分析方法研究 被引量：18
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作者 谷艳红 李颖 +1 位作者 田野 卢渊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期2244-2249,共6页
针对钢铁合金样品元素组成相对复杂,基体效应较严重的问题,利用激光诱导击穿(LIBS)光谱技术对钢铁合金中的元素进行了定量分析。以Nd∶YAG脉冲激光器基频1 064nm波长激光作为激发光源,采用中阶梯光栅光谱仪和ICCD分光探测钢铁合金样品的... 针对钢铁合金样品元素组成相对复杂,基体效应较严重的问题,利用激光诱导击穿(LIBS)光谱技术对钢铁合金中的元素进行了定量分析。以Nd∶YAG脉冲激光器基频1 064nm波长激光作为激发光源,采用中阶梯光栅光谱仪和ICCD分光探测钢铁合金样品的LIBS光谱。通过优化实验确定最佳探测延时为1.5μs,最佳探测门宽为2μs,激光聚焦点位置在实验样品靶面以下1.5mm。采用单变量定量分析、多变量线性回归和偏最小二乘(PLS)三种方法分析钢铁合金中Cr元素和Ni元素的含量。结果表明,采用单变量定标方法定标曲线相关系数不高,对待测样的预测误差相对较大,难以有效地定量分析基体元素复杂的钢铁合金中金属元素的含量;采用多变量线性回归分析方法能有效提高定量分析的精度;采用PLS方法得到的Cr和Ni元素的拟合曲线相关系数r分别为0.981和0.995,对两个待测样品中Cr元素和Ni元素的预测相对误差在6.4%和7.1%以内,分析结果优于多变量线性回归方法。可见,采用多变量校正的PLS方法能更有效地校正基体效应对定量分析的影响,提高定量分析的精度。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 钢铁合金 多变量线性回归 PLS 基体效应
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正态曲线剔除法提高LIBS快速测量煤炭灰分精确度 被引量：4
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作者 陈小玄 卢志民 +3 位作者 姚顺春 莫爵徽 赵静波 陆继东 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期1105-1113,共9页
测定煤的灰分对于煤的质量评价和加工利用等都有重要意义。将激光诱导击穿光谱技术(laser induced breakdownspectroscopy,LIBS)直接应用于颗粒流检测能省去复杂的压片制样过程,有望满足在线测量的实时要求,然而由于煤粉颗粒流的波动性... 测定煤的灰分对于煤的质量评价和加工利用等都有重要意义。将激光诱导击穿光谱技术(laser induced breakdownspectroscopy,LIBS)直接应用于颗粒流检测能省去复杂的压片制样过程,有望满足在线测量的实时要求,然而由于煤粉颗粒流的波动性较大,所以有必要对异常的光谱数据进行筛选和剔除。提出正态曲线剔除异常数据的方法,并评估了该方法提高LIBS测量煤炭灰分精确度的作用。研究结果表明:采用正态曲线剔除法能有效减少光谱强度的波动,提高光谱信号的稳定性和测量的可重复性;经过正态曲线剔除法处理后,灰分预测集的平均相对误差(averagedrelativeerrorofprediction,REP)从6.35%降至6.25%,平均相对标准偏差(relative standard deviation,RSD)从3.91%降至2.80%,从而使灰分的预测精确度得到提高。 展开更多
关键词 煤炭灰分 激光诱导击穿光谱 正态分布 颗粒流
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LIBS和Raman光谱的VOCs在线探测 被引量：4
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作者 陈庚胤 张启航 +5 位作者 刘玉柱 张程元喆 陈宇 陈国庆 韩博元 阿布力米提·布玛丽亚 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期2729-2733,共5页
作为一种主要的大气污染物,挥发性有机物(VOCs)因其对大气环境极强的破坏性和生理毒性而受到广泛的关注,在线探测大气中挥发性有机物是一个极具挑战性的工作。将激光诱导击穿光谱(LIBS)与Raman光谱相结合,分别从原子发射光谱及分子结构... 作为一种主要的大气污染物,挥发性有机物(VOCs)因其对大气环境极强的破坏性和生理毒性而受到广泛的关注,在线探测大气中挥发性有机物是一个极具挑战性的工作。将激光诱导击穿光谱(LIBS)与Raman光谱相结合,分别从原子发射光谱及分子结构信息角度对挥发性有机物进行了分析。在线原位检测得到的LIBS光谱观测到了Br元素特征谱线及N,O和H等空气所含元素特征谱线。实验成功探测到了挥发在空气中的邻氟溴苯,对于大气中溴的探测及其相关反应机理研究提供了支持。对于高能激光作用下产生的CN和C 2自由基分子,具体分析了二者产生机理。激光脉冲使空气中的氮气和邻氟溴苯的苯电离分解,邻氟溴苯中的碳原子与空气中的氮发生反应,会形成高温的等离子体,其中的碳氮原子再重新自由组合从而形成CN自由基并自发辐射,通过光谱仪可采集到该自由基的自发辐射的分子谱。待测样品邻氟溴苯分子含有苯环,分子中存在多个碳原子。在强激光作用下邻氟溴苯分子发生光解离,易于形成C 2自由基分子,并辐射产生C 2自由基光谱。实验验证了C 2自由基来自于邻氟溴苯样品里的苯环基团。为增加对挥发性有机物分子结构信息的了解,Raman光谱在线探测的引入很有必要。在样品Raman光谱实验结果的基础上,结合了密度泛函理论(DFT)对其振动模式及分布进行了计算拟合,对其振动产生的特征峰进行了标定并获得了其特征光谱指纹。强度较高的4个峰(310,833,1036和1244 cm^(-1))是C—Br键及C—F键振动表征,特别是前二者(310和833 cm^(-1))显示存在溴、氟原子位移,可作为该分子的特征光谱指纹对其进行识别。实验证明,LIBS与Raman光谱相结合应用至VOCs的在线探测具有很好的效果,对相关探测工作具有重要参考价值。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 拉曼光谱 挥发性有机物
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基于LIBS谱线拟合优化的生铁硅质量分数在线检测方法 被引量：3
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作者 黄倩 蒋朝辉 +1 位作者 谢永芳 桂卫华 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1167-1178,共12页
为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对高炉生铁硅质量分数在线检测精度,提出LIBS谱线拟合校正的方法。首先,考虑到单一线型拟合得到的谱线积分强度与实测谱线的积分强度存在一定偏差,提出基于LIBS谱线展宽机制的最优线型选择方法,获取生... 为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对高炉生铁硅质量分数在线检测精度,提出LIBS谱线拟合校正的方法。首先,考虑到单一线型拟合得到的谱线积分强度与实测谱线的积分强度存在一定偏差,提出基于LIBS谱线展宽机制的最优线型选择方法,获取生铁关键元素分析谱线最优展宽线型。其次,针对谱线出现短距离偏移以及特征波长、半峰宽度等拟合参数不确定的问题,提出基于蜘蛛猴优化算法求解拟合线型最优参数的方法,以实际检测值为分析参考依据求解拟合最优参数。最后,将生铁样本光谱峰值强度、积分强度等特征输入到广义回归神经网络(GRNN)中,对硅质量分数进行定标分析。研究结果表明:多元峰值强度内标法相对于一元峰值强度内标法所得的硅质量分数检测准确率更高,但相比于经过单一Gauss线型、Lorentz线型或Voigt线型拟合后的多元积分强度内标法(统称为单一线型拟合方法),其定标效果较差。而本文所提LIBS谱线拟合校正方法用于定量分析时的检测精度高于单一线型拟合方法的检测精度,确定系数R^(2)达到0.9927,均方根误差e_(RMSE)下降至0.0098。 展开更多
关键词 生铁硅质量分数 激光诱导击穿光谱 最优线型 蜘蛛猴优化算法 定标分析
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