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蜂蜡制样辅助激光诱导击穿光谱检测润滑油中的金属元素
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作者 邵岩 吕金光 +8 位作者 林京君 郑凯丰 赵百轩 赵莹泽 陈宇鹏 秦余欣 王维彪 林晓梅 梁静秋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期3321-3326,共6页
为改善激光诱导击穿光谱技术对润滑油中金属元素的检测效果,避免激光诱导击穿光谱技术应用于润滑油检测时的等离子体淬灭、油液飞溅以及光谱强度低等问题,采用蜂蜡作为基质,将润滑油样品由液相转化为固相,对润滑油中的Mg元素和Ca元素进... 为改善激光诱导击穿光谱技术对润滑油中金属元素的检测效果,避免激光诱导击穿光谱技术应用于润滑油检测时的等离子体淬灭、油液飞溅以及光谱强度低等问题,采用蜂蜡作为基质,将润滑油样品由液相转化为固相,对润滑油中的Mg元素和Ca元素进行了定量分析。首先,提出了采用蜂蜡制备润滑油检测样品的方案。其次,对脉冲激光能量、采集延时以及激光聚焦位置等实验参数进行了优化。将激光能量从30 mJ调整到120 mJ,每次增加10 mJ,分析了激光能量对谱线强度和信背比的影响,结果表明,当激光能量为90 mJ时,实验结果最佳;选择不同的采集延迟,每次改变0.5μs,对比采集延迟从1μs到5μs的实验结果,结果显示,当采集延迟为2.5μs时,可以得到最佳实验结果;对比分析激光聚焦位置对光谱信号的影响,将激光聚焦位置从样品表面上方1 mm调整到样品表面下方5 mm处,每次移动0.5 mm,得出当激光聚焦位置位于为样品表面下方2 mm时,目标元素的光谱信号强度和信背比最佳。然后,选取了Mg(Ⅱ)279.5528 nm和Ca(Ⅱ)393.366 nm作为Mg元素和Ca元素的分析谱线,在最佳实验条件下,对7个不同浓度蜂蜡制样的润滑油样品进行了光谱采集,建立了Mg元素和Ca元素的定标曲线,Mg元素定标曲线的线性相关系数达到0.9961,Ca元素定标曲线的线性相关系数达到0.9958,计算得出Mg元素和Ca元素的检测限分别为4.08和6.11μg·g^(-1)。最后,基于建立的定标曲线,对4个不同浓度润滑油样品中的Mg元素和Ca元素的浓度进行了检测,得出Mg元素的加标回收率范围为92.67%~106.15%,Ca元素的加标回收率范围为95.88%~108.57%。研究结果表明,利用蜂蜡作为基质制备样品检测润滑油中的金属元素,解决了激光诱导击穿光谱技术用于润滑油检测时的光谱强度低和油液飞溅等问题,实现了润滑油中金属元素μg·g^(-1)量级的检测,提出的方法对激光诱导击穿光谱技术检测润滑油中的金属元素具有重要的科学意义。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 润滑油磨损元素 蜂蜡 定量分析 检测
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应用激光诱导击穿光谱检测污水溶液中的砷 被引量:26
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作者 林兆祥 常亮 +1 位作者 李捷 刘林美 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1675-1677,共3页
工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光... 工业冶炼过程中产生的废水中含有As等重金属元素,对环境造成污染并对人类身体健康形成危害,有必要对其进行实时、在线的监测。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种新型的元素测量技术,具有快速检测等优点。文章作者搭建了一套激光诱导击穿光谱实验装置,采用Nd∶YAG激光器产生的脉冲激光击穿样品产生等离子体,其发射的光谱被中阶梯光栅光谱仪分光,并用ICCD进行光电探测。对从现场采集的含砷工业废水开展了LIBS探测实验,并定性分析出了As元素的特征谱线。根据一系列含As浓度不同的污水样品的LIBS实验结果,获得元素浓度与谱线强度的关系曲线(定标曲线)。采用定标曲线可以对未知含As浓度的工业废水进行定量分析。结果表明,采用LIBS方法能够实现对污水溶液中的As元素的快速检测,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 光谱 激光诱导击穿光谱 工业污水
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激光诱导击穿光谱检测冶炼厂土壤中铬元素系统参数优化研究 被引量:6
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作者 黎文兵 姚明印 +6 位作者 郑建鸿 何秀文 樊十全 陈添兵 林永增 郑美兰 刘木华 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期887-891,共5页
为了探索激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)快速检测土壤中铬元素的可行性,采用1 064 nm的Nd:YAG纳秒脉冲激光器作为激光光源,对冶炼厂土壤中的Cr元素进行了参数优化分析,通过获取的样品LIBS光谱得出Cr(Ⅰ)4... 为了探索激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)快速检测土壤中铬元素的可行性,采用1 064 nm的Nd:YAG纳秒脉冲激光器作为激光光源,对冶炼厂土壤中的Cr元素进行了参数优化分析,通过获取的样品LIBS光谱得出Cr(Ⅰ)425.435 nm为最佳分析谱线;通过信背比、强度与激光能量的关系曲线,得出最佳能量为140 mJ;通过信背比、强度与延时时间的关系曲线,得出最佳延迟时间为1.4μs。结果表明,对LIBS参数优化可以提高其鉴别目标元素的能力,该参数优化方法也适用于检测土壤中其他重金属元素的研究。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 土壤 参数优化
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应用激光诱导击穿光谱检测土壤中的铅 被引量:11
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作者 李勇 陆继东 +3 位作者 林兆祥 谢承利 李捷 李鹏艳 《应用光学》 CAS CSCD 2008年第5期789-792,共4页
应用激光诱导击穿光谱技术对模拟土壤中Pb进行快速定量分析。该模拟土壤由PbCl2,CaCO3,SiO2,KBr化学纯试剂制备而成。通过实验得到信噪比随延时的增大呈先增后减的变化规律。利用实验光谱图建立了Pb含量的定标曲线。定量分析研究得到:... 应用激光诱导击穿光谱技术对模拟土壤中Pb进行快速定量分析。该模拟土壤由PbCl2,CaCO3,SiO2,KBr化学纯试剂制备而成。通过实验得到信噪比随延时的增大呈先增后减的变化规律。利用实验光谱图建立了Pb含量的定标曲线。定量分析研究得到:该方法用于Pb含量定量分析的平均相对误差为8.33%,最低检测限为89μg/g。实验结果验证了激光诱导击穿光谱技术用于土壤中Pb含量测量的能力。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 土壤含铅量 铅含量定量分析 定标曲线
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赣南脐橙中的铜的激光诱导击穿光谱检测分析 被引量:3
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作者 林永增 姚明印 +4 位作者 涂建平 徐雪红 彭秋梅 陈添兵 刘木华 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1212-1216,共5页
为了验证激光诱导击穿光谱技术对农产品重金属元素检测的可行性,以实验室经硫酸铜污染的赣南脐橙为研究对象,并以CuI 324.75 nm为分析谱线,用波长为1064 nm的Nd∶YAG激光器在实验室正常大气条件下,对脐橙样品做时间特性和能量特性影响... 为了验证激光诱导击穿光谱技术对农产品重金属元素检测的可行性,以实验室经硫酸铜污染的赣南脐橙为研究对象,并以CuI 324.75 nm为分析谱线,用波长为1064 nm的Nd∶YAG激光器在实验室正常大气条件下,对脐橙样品做时间特性和能量特性影响的实验,通过信背比的计算比较,得到最佳延迟时间为1200 ns,最佳的激光能量为100 mJ,且相对标准偏差为10.32%。然后在这一实验参数下,对6个含不同Cu浓度的脐橙样品进行实验,建立Cu元素浓度与其特征光谱强度之间的定标曲线,线性拟合相关系数为0.96,通过定标曲线计算得到Cu的检测限为10.81μg/g。由此表明:应用激光诱导击穿光谱技术检测赣南脐橙中的重金属Cu是可行的,但检测限有待进一步降低。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱技术 赣南脐橙 参数优化 快速检测
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猪饲料中Cu元素的双脉冲激光诱导击穿光谱检测技术研究 被引量:2
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作者 刘珊珊 张俊 +5 位作者 林思寒 刘木华 赖曲芳 万仁杰 黎静 梅宇 《食品工业科技》 CAS CSCD 北大核心 2017年第23期198-202,209,共6页
对猪饲料中Cu元素的双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术进行了研究。结合正交实验设计对饲料样品中Cu元素进行了LIBS实验参数优化。根据正交实验的直观分析法中的指标之和得出最佳实验参数条件为:激光A能量157.77 m J,激光B能量196.8... 对猪饲料中Cu元素的双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)检测技术进行了研究。结合正交实验设计对饲料样品中Cu元素进行了LIBS实验参数优化。根据正交实验的直观分析法中的指标之和得出最佳实验参数条件为:激光A能量157.77 m J,激光B能量196.87 m J,激光延迟时间450 ns,采集延时1.28μs。基于偏最小二乘(PLS),比较了不同点数平滑处理和各种预处理方法对PLS模型预测效果的影响。最后得出,结合9点平滑预处理能有效降低噪声信号,能够提高PLS模型分析LIBS光谱数据的准确性,模型预测结果:相关系数r,预测均方差RMSEP,平均相对误差ARE分别为0.9879、15.10、8.24%。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 猪饲料 铜元素 PLS
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激光诱导击穿光谱检测猪饲料中Cu元素含量技术研究 被引量:2
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作者 刘珊珊 张俊 +4 位作者 林思寒 赖曲芳 黎静 刘木华 艾子平 《饲料工业》 北大核心 2017年第19期50-54,共5页
生长猪长期食用高铜饲料将导致机体中毒。试验对猪饲料中Cu元素用单脉冲激光诱导击穿光谱进行分析。研究首先确定了Cu元素的特征分析谱线为CuⅠ324.74 nm;应用单脉冲激光作为激发光源对饲料中铜元素的光谱强度进行采集,为获得最佳的采... 生长猪长期食用高铜饲料将导致机体中毒。试验对猪饲料中Cu元素用单脉冲激光诱导击穿光谱进行分析。研究首先确定了Cu元素的特征分析谱线为CuⅠ324.74 nm;应用单脉冲激光作为激发光源对饲料中铜元素的光谱强度进行采集,为获得最佳的采集参数,当采集延时为1.28μs时,通过改变激光能量的方式得到当激光能量为240 MJ时,采集效果较好;然后以240 MJ激光能量为固定值,通过改变采集延时时间,得到最优的采集延时时间为1.58μs。为了验证最佳参数的选择的准确性,采用全面试验方法,通过分析谱线光谱强度和RSD寻找最佳试验参数,确定了检测饲料中Cu元素的激光诱导击穿光谱最佳试验参数条件为:激光能量240 MJ,采集延时1.58μs。建模集样品中Cu元素真实浓度与光谱强度值的相关拟合系数为0.985 2,预测集样品中Cu元素含量的的预测值与实际值的线性相关系数为0.989 1,平均相对误差为4.77%。文章的试验研究说明对激光诱导击穿光谱系统参数的优化可以提高该技术对目标元素的检测能力。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 饲料 参数优化 定量分析
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基于激光诱导击穿光谱检测水稻叶片镉的研究 被引量:5
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作者 徐聪 范爽 +6 位作者 徐琢频 程维民 杨阳 刘晶 张鹏飞 吴跃进 王琦 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期363-369,共7页
水稻是我国主要的粮食作物之一,重金属含量的检测对其安全性及品质具有重要意义。激光诱导击穿光谱(LIBS)有望克服传统方法检测耗时的缺点,实现水稻等作物植株中重金属含量的快速原位定量检测。利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS... 水稻是我国主要的粮食作物之一,重金属含量的检测对其安全性及品质具有重要意义。激光诱导击穿光谱(LIBS)有望克服传统方法检测耗时的缺点,实现水稻等作物植株中重金属含量的快速原位定量检测。利用共线双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术对水稻叶片中的重金属镉(Cd)元素进行了分析。由于不同的特征谱线对结果有不同影响,为获取更准确、稳定的分析结果,采用样品表面多点烧蚀的实验方法,讨论了CdⅠ:228.8 nm、CdⅡ:214.4 nm和CdⅡ:226.5 nm三条共振线对于定标曲线相关系数(R^2)和预测结果的影响。对比研究发现,532 nm激光先于1064 nm激光进行激发,且两束脉冲时间间隔为0.5μs时能够获取最好的光谱强度;在三条分析谱线中,CdⅠ:228.8 nm、CdⅡ:214.4 nm和CdⅡ:226.5 nm谱线的定标曲线R^2值分别为0.86、0.60和0.93,原子谱线定量结果高于离子谱线;CdⅠ:228.8 nm谱线预测相对误差低于10%,检测限是3.03 mg/kg。实验表明通过对LIBS检测条件的优化,可以实现对水稻叶片中的重金属含量的检测。另外实验中所优化的光谱采集和特征谱线选择方法,也有望应用在不同农产品的重金属成分检测上。 展开更多
关键词 光谱 激光诱导击穿光谱 重金属CD 实验方法对比
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激光诱导击穿光谱检测土壤中重金属Pb和Mn的试验研究 被引量:5
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作者 王满苹 曹百穹 +4 位作者 王顺 胡建东 王玲 孙晓晖 陈睿鹏 《河南农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期648-652,共5页
构建了激光诱导击穿光谱检测土壤重金属元素的试验平台,探讨了激光诱导击穿光谱检测土壤重金属元素的原理.土壤中重金属Pb和Mn元素的激光诱导击穿光谱谱线分别选定为405.78 nm和257.61 nm,利用试验数据建立了Pb和Mn含量的定标曲线.研究... 构建了激光诱导击穿光谱检测土壤重金属元素的试验平台,探讨了激光诱导击穿光谱检测土壤重金属元素的原理.土壤中重金属Pb和Mn元素的激光诱导击穿光谱谱线分别选定为405.78 nm和257.61 nm,利用试验数据建立了Pb和Mn含量的定标曲线.研究结果表明,激光诱导击穿光谱技术易于识别土壤中重金属Pb和Mn元素,同时也验证了激光诱导击穿光谱检测Pb和Mn元素的可能性. 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 重金属 土壤 定标
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共识模型用于激光诱导击穿光谱检测泥蚶重金属铜的含量 被引量:4
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作者 郭珍珠 陈孝敬 +3 位作者 袁雷明 陈熙 朱德华 杨硕 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期106-111,共6页
为快速检测贝类重金属的污染,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合多模型共识策略来预测泥蚶重金属铜的含量.分析铜元素的LIBS特征谱线,提取铜元素的特征峰强度、面积、峰强比等变量,分别构建多元线性回归模型,以及基于铜特征光谱区域信息... 为快速检测贝类重金属的污染,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合多模型共识策略来预测泥蚶重金属铜的含量.分析铜元素的LIBS特征谱线,提取铜元素的特征峰强度、面积、峰强比等变量,分别构建多元线性回归模型,以及基于铜特征光谱区域信息构建偏最小二乘模型.在这些校正的成员模型预测残差向量间,通过拉格朗日乘数法优化各成员模型的线性组合,使共识模型的均方误差和最小,从而获得各成员模型的最优权系数.经外部预测集的验证,共识模型的预测结果优于任一成员模型,预测均方根误差为20.641mg/kg,相关系数为0.835,且预测偏差仅为-0.473,表明LIBS技术结合共识模型能用于重金属的定量检测. 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 共识模型 水产品 重金属 定量检测
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绝缘子葡萄糖污秽的激光诱导击穿光谱检测 被引量:4
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作者 王欣伟 刘星廷 +3 位作者 芦山 覃歆然 王希林 贾志东 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期876-882,共7页
污秽成分差异是导致绝缘子沿面闪络特性差异的主要原因,葡萄糖污秽是华南产糖地区特有的特殊污秽。前期研究表明其强吸湿性可使得在较低相对湿度(75%)即可导致绝缘子放电及闪络发生。目前对葡萄糖这类污秽的检测只能采用取样实验室分析... 污秽成分差异是导致绝缘子沿面闪络特性差异的主要原因,葡萄糖污秽是华南产糖地区特有的特殊污秽。前期研究表明其强吸湿性可使得在较低相对湿度(75%)即可导致绝缘子放电及闪络发生。目前对葡萄糖这类污秽的检测只能采用取样实验室分析,缺乏带电现场分析手段。为此提出利用激光诱导击穿光谱技术,研究了快速鉴别葡萄糖污秽和定量检测方法。试验以13份葡萄糖含量不同的人工污秽为主要研究对象,采集葡萄糖、氯化钠、硫酸钙样品的光谱,输入神经网络进行定性分类鉴别,识别率可以达到88%。利用洛伦兹多峰拟合对葡萄糖污秽光谱进行预处理,定量分析光谱中O元素谱线强度与葡萄糖含量的关系,拟合度达到0.9以上,表明激光诱导击穿光谱技术能够对人工葡萄糖污秽进行鉴别及定量分析。该检测方法能实现现场快速鉴别和定量检测葡萄糖污秽,提升输电线路运行安全维护作业能力,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 葡萄糖污秽 激光诱导击穿光谱 分类鉴别 人工神经网络 定量分析
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利用激光诱导击穿光谱检测光纤传感高速电机故障
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作者 王礼恒 庄明 袁恺 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第4期16-20,共5页
为解决传统电机故障检测方法中存在的无法检测因绝缘材料老化导致的电机漏电等故障问题,提出利用激光诱导击穿光谱检测光纤传感高速电机故障方法。选取新、旧两种高速电机设备中硫化硅橡胶,通过烧蚀操作分析高速电机设备中硫化硅橡胶烧... 为解决传统电机故障检测方法中存在的无法检测因绝缘材料老化导致的电机漏电等故障问题,提出利用激光诱导击穿光谱检测光纤传感高速电机故障方法。选取新、旧两种高速电机设备中硫化硅橡胶,通过烧蚀操作分析高速电机设备中硫化硅橡胶烧蚀特性、等离子体温度、电子数密度、光谱强度间参数关系,选取新、旧两份室温硫化硅橡胶,通过烧蚀操作,对比烧蚀特性、等离子体温度、电子数密度、光谱强度间参数关系,完成光纤传感高速电机故障检测。实验结果表明,在等离子体冲击波特性差异和激光烧蚀质量的变化影响下,硫化硅橡胶AI元素含量随老化程度的加深而减少;Na元素随着老化程度的增加而增加,验证了所提方法能够明确绝缘材料是否处于老化失效状态,有效检测光纤传感下高速电机的故障问题。 展开更多
关键词 光纤传感 高速电机 激光诱导击穿光谱 室温硫化硅橡胶 烧蚀特性 等离子体温度
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湿热环境硅橡胶含水率的激光诱导击穿光谱检测
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作者 周卓伟 袁伟明 +2 位作者 曹昕 黄秋达 谭泳成 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期50-56,共7页
湿热环境中,硅橡胶含水率过高会导致复合绝缘子老化加剧及温度升高等问题,目前缺乏一种能够对运行硅橡胶绝缘子含水率带电检测的手段。文中提出一种基于激光诱导击穿光谱技术的硅橡胶含水率检测方法,研究了延迟时间、激光能量等参数对... 湿热环境中,硅橡胶含水率过高会导致复合绝缘子老化加剧及温度升高等问题,目前缺乏一种能够对运行硅橡胶绝缘子含水率带电检测的手段。文中提出一种基于激光诱导击穿光谱技术的硅橡胶含水率检测方法,研究了延迟时间、激光能量等参数对于光谱质量的影响,并且比较了不同特征谱线强度与含水率的定标结果。结果表明,延迟时间为3μs时光谱质量最优,此时连续背景谱几乎衰减消失并且线性谱仍保持一定强度;激光能量较高时,水分在高温下蒸发对等离子体形态的影响程度提高,进而削弱特征谱线强度随含水率的变化趋势,激光能量为35.4、44.7 mJ时变化趋势较明显;H、O、N等元素谱线强度均与含水率之间具有一定的线性关系,其中激光能量为44.7 mJ时,O I 844.622 nm的定标结果拟合效果最好,拟合优度为0.8979,表明激光诱导击穿光谱技术能够对硅橡胶含水率进行定量分析,用于检测运行复合绝缘子的含水率,保障硅橡胶复合绝缘子的稳定运行。 展开更多
关键词 硅橡胶 激光诱导击穿光谱 含水率 定量分析
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基于激光诱导击穿光谱技术的碱金属Na定量检测
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作者 沈思劼 李驰 +5 位作者 周王峥 王珍珍 严俊杰 侯宗余 王哲 出口祥啓 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期2262-2270,共9页
低品质煤等高碱燃料在热利用过程中释放的碱金属化合物会影响热力设备的正常运行,因此,低品质煤中碱金属质量分数的快速在线检测对控制燃烧过程中碱金属释放具有重要意义。以碱金属Na元素为检测对象,采用不同比例的石墨与氯化钠粉末的... 低品质煤等高碱燃料在热利用过程中释放的碱金属化合物会影响热力设备的正常运行,因此,低品质煤中碱金属质量分数的快速在线检测对控制燃烧过程中碱金属释放具有重要意义。以碱金属Na元素为检测对象,采用不同比例的石墨与氯化钠粉末的混合样品为试验样品,研究了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量样品中Na元素的影响因素。对比了2种信号强度的计算方式对信号稳定性的影响,分析了试验参数对信号强度和信噪比的影响规律,并建立了Na元素的定量计算模型。研究表明:Na元素的特征谱线Na I 588.995 nm和Na I 589.592 nm适合作为主要分析谱线,采用Na元素双线特征谱线的面积强度作为信号强度,可以有效地提高信号稳定性。当激光能量为60 mJ、延迟时间为1 000 ns时,光谱信号强度的相对标准偏差较低且信噪比高。以光谱信号强度为输入量,样品中Na元素的添加量为输出量,采用传统定标法、偏最小二乘法(PLS)及支持向量机(SVR)建立定量计算模型,并对比分析各模型的精度。结果表明:在样本数量少而输入量多的情况下,PLS模型会出现过拟合现象。SVR模型的拟合精度为0.978 3,训练集的根均方百分比误差为13.42%,测试集的根均方百分比误差为13.51%;相比传统的定标模型,在样本数量较少的情况下,SVR模型精度最高,可以更好地校正基体效应带来的影响,提高低品质煤中碱金属定量检测的精度。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 低品质煤 碱金属 定量分析 多元校正模型
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激光诱导击穿光谱结合机器学习的煤质多指标同步快速检测
15
作者 熊凯 邹祥波 +7 位作者 陈创庭 杨先茂 陈公达 张爽 卢伟业 陈小玄 卢志民 姚顺春 《热力发电》 北大核心 2025年第4期129-139,共11页
煤质快速全面检测对锅炉燃烧优化和燃煤电厂数智化转型具有重要意义,激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质快速检测中具有巨大应用潜力。为满足煤炭现场快速检测的应用目标,利用煤粉颗粒流式LIBS检测实... 煤质快速全面检测对锅炉燃烧优化和燃煤电厂数智化转型具有重要意义,激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)在煤质快速检测中具有巨大应用潜力。为满足煤炭现场快速检测的应用目标,利用煤粉颗粒流式LIBS检测实验装置采集了不同电厂的46组煤样光谱数据,系统开展了LIBS与机器学习相结合的煤质多指标同步快速检测研究。针对颗粒流状态下光谱波动较大的特点,对单脉冲光谱采集个数进行了优化,并建立无效光谱筛选、光谱平均、光谱归一化数据预处理方法,进一步对比了PLSR、SVR、PSO-SVR和LSTM 4种机器学习算法以及全光谱、特征波段、强度积分和PCA提取4种光谱特征输入对模型预测煤质多指标性能的影响。结果表明:单次检测累计采集200个单脉冲光谱进行光谱平均,光谱信号不确定性可控制在5%以内;煤质多指标定量分析中PSO-SVR算法的预测性能最佳,利用PCA算法对光谱数据进行降维,在减少模型计算量的同时提高了模型预测性能,两者结合所建立的模型对煤发热量预测均方根误差为0.289 MJ/kg,平均绝对误差为0.231 MJ/kg;对煤碳质量分数、灰分和挥发分预测结果同样较理想,均方根误差分别为0.987%、1.310%和1.612%,平均绝对误差分别为0.839%、1.014%,1.033%。研究结果表明结合合适的机器学习算法,LIBS技术可以实现煤质多指标同步精准快速检测,在煤炭高效清洁利用场景中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 煤质 激光诱导击穿光谱 机器学习 高效清洁 颗粒流
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基于电化学沉积-激光诱导击穿光谱技术的土壤中Hg^(2+)检测研究
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作者 段宏伟 赵斯杰 +3 位作者 郭梅 牛其建 黄晶 刘飞 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期980-985,共6页
农田土壤中Hg^(2+)精准评估对于建设高标准农田和保护粮食安全具有重要意义。针对污染土壤中汞离子浓度低、共存干扰未知的问题,提出一种基于电化学联用激光诱导击穿光谱技术(EC-LIBS)的土壤中Hg^(2+)检测方法。试验首先采用循环伏安法... 农田土壤中Hg^(2+)精准评估对于建设高标准农田和保护粮食安全具有重要意义。针对污染土壤中汞离子浓度低、共存干扰未知的问题,提出一种基于电化学联用激光诱导击穿光谱技术(EC-LIBS)的土壤中Hg^(2+)检测方法。试验首先采用循环伏安法进行Hg^(2+)电沉积,与沉积前金电极基底相比较,得出沉积后金电极基底在HgⅠ435.835 nm存在明显发射信号,并且沉积后纳米金颗粒表面亮度提升、黄度下降,结果表明电化学沉积可以通过在金电极表面形成金汞齐完成汞离子液固转换。其次探究了溶剂pH和沉积电压对沉积效果的影响,得出最优的沉积参数为pH 7.0,电压为-400 mV。最终获取样品LIBS谱线并进行惠特克基线校正和PLS模型构建,得出当Lambda=1.0,p=0.01时,基线校正效果明显,所构建PLS模型预测集RMSEP和MRAEP分别为5.24 mg·kg^(-1)和4.86%,表明EC-LIBS技术结合该标准模型可以用于土壤中Hg^(2+)精准检测。 展开更多
关键词 Hg^(2+) 电化学沉积 激光诱导击穿光谱 金汞齐 PLS模型
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激光诱导击穿光谱结合PCA-BP算法的荧光粉检测与识别
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作者 沈令斌 田丽萍 +1 位作者 田东鹏 刘玉柱 《激光技术》 北大核心 2025年第3期469-474,共6页
为了提高电子废弃物的分类回收利用效率,基于激光诱导击穿光谱技术和主成分分析(PCA)算法与反向传播(BP)算法,建立了一种电子荧光粉检测与识别系统来验证该系统的可靠性。以3种不同型号的荧光粉(CRT-B,P43和P47)为例,采用该系统获取荧... 为了提高电子废弃物的分类回收利用效率,基于激光诱导击穿光谱技术和主成分分析(PCA)算法与反向传播(BP)算法,建立了一种电子荧光粉检测与识别系统来验证该系统的可靠性。以3种不同型号的荧光粉(CRT-B,P43和P47)为例,采用该系统获取荧光粉样品在200 nm~890 nm范围内的激光诱导击穿光谱数据,完成了对光谱谱线校正和元素标定。结果表明,荧光粉CRT-B富含元素Zn、Al,P43富含元素Gd,P47富含元素Y、Si,P47中还检测到微量元素Ce;利用PCA算法分析光谱数据,前3个主成分的贡献率高达99.769%,3种荧光粉在空间中可以被清晰地分开;建立的PCA-BP神经网络模型对CRT-B、P43及P47荧光粉的识别率分别为99.8%、100%和100%。该研究结果对工业生产生活中电子废弃物的快速检测和回收利用是有帮助的。 展开更多
关键词 激光技术 荧光粉检测 高精度识别 激光诱导击穿光谱 主成分分析算法 反向传播算法
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基于广义线性模型的激光诱导击穿光谱铜含量检测
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作者 何静 刘泉澄 +1 位作者 熊中刚 陈林宇 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期48-57,共10页
在众多激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)分析方法中,主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)是对原始光谱进行线性特征变换来降低光谱冗... 在众多激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)分析方法中,主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和偏最小二乘回归(Partial Least Squares Regression,PLSR)是对原始光谱进行线性特征变换来降低光谱冗余信息,但是上述两种方法无法确定哪些谱线属于冗余谱线,导致模型的物理解释性也较差。为深入了解原始谱线在降维-定量模型中的物理意义,采用Lasso、Ridge和Elastic Net等3种广义线性模型(Generalized Linear Models,GLM)对天然铜矿/精矿中的铜含量进行检测。首先对9种铜矿/精矿样本的光谱特性进行了简要分析,然后选定了11条原子谱线和18条离子谱线用于预测建模,最后详细分析了Elastic Net模型中参数α对模型性能和有效分析谱线数量的影响。定量结果表明,Lasso、Ridge和Elastic Net的测试集均方误差(Mean Square Error,MSE)分别为1.706、1.180和1.231,相对于PLSR而言,上述3种方法的MSE分别降低了7.4%、33.2%和36.0%。在分析谱线数量方面,Ridge和Elastic Net模型中29条分析谱线均为有效分析谱线,而Lasso中仅有21条有效分析谱线。显著性分析结果表明,Ridge和Elastic Net的整体性能优于传统的PLSR,而Lasso的模型性能与PLSR相当。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 定量分析 广义线性模型 弹性网络 套索回归 岭回归
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激光入射角对高频激光诱导击穿光谱信号强度及重复性的影响研究
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作者 杨文锋 谢旻玥 +6 位作者 钱自然 李绍龙 曹宇 林德惠 吕双祺 杨晓强 华海杰 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第7期1999-2007,共9页
原位、实时的在线监测技术有助于提升飞机蒙皮激光除漆过程的可控性。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种高效且快速的元素分析技术,通过激光材料作用过程中产生的等离子体光谱信息快速分析漆层元素变化,实现智能化激光可控除漆。LIBS技术在... 原位、实时的在线监测技术有助于提升飞机蒙皮激光除漆过程的可控性。激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种高效且快速的元素分析技术,通过激光材料作用过程中产生的等离子体光谱信息快速分析漆层元素变化,实现智能化激光可控除漆。LIBS技术在地质探测、成分检测、过程监测等领域也展现了广泛的应用潜力。而受监测对象外轮廓或表面形态限制,采用LIBS技术进行探测、检测、监测时,不可避免出现激光以非垂直入射方式与材料表面作用,促使诱发的等离子体光谱强度及稳定性出现波动,影响基于LIBS技术的地质探测、成分检测、过程监测结果。因此,为提高LIBS分析的准确性,需要考虑激光入射角对LIBS光谱强度及重复性的影响。论文针对飞机蒙皮自由曲面或几何突变区域的激光除漆LIBS在线监测,采集了不同激光入射角下的LIBS光谱,采用基线校正对原始光谱进行数据预处理,并选取6条特征谱线作为分析光谱,研究了激光入射角对LIBS光谱特征信号强度及其重复性的变化规律与成因。结果表明,在激光入射角从90°下降至60°(间隔5°)范围,特征峰强度随激光入射角的减小总体呈“先增大后减小”的规律,其中特征谱线TiⅠ429.926 nm对激光入射角有较好的敏感程度和响应特性。当激光入射角为75°时,特征谱线TiⅠ429.926 nm的特征峰强度相比于激光入射角为90°的特征峰强度增加了近145%,该结果说明激光入射角的选取有利于提升光谱信号质量、增强信号强度。此外,特征谱线TiⅠ429.926 nm的特征峰强度在激光入射角75°~65°范围内重复性较好,而其余元素特征峰强度在激光入射角为85°时重复性较好。本研究阐述了激光以垂直、非垂直入射方式时LIBS特征光谱的联系和差异,揭示了激光入射角对LIBS特征信号多维度特性的影响机制,可为激光非垂直入射时的LIBS探测、检测、监测提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 激光入射角 激光诱导击穿光谱 监测 激光非垂直入射
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基于激光诱导击穿光谱的标准加入法的研究进展 被引量:1
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作者 杨新艳 李东东 +4 位作者 叶文清 洪涛 华泽丰 秦正波 郑贤锋 《激光技术》 北大核心 2025年第3期403-411,共9页
基体效应是限制激光诱导击穿光谱(LIBS)发展的技术“短板”。为了降低基体效应,克服复杂基质标样难以获得的技术难点,标准加入法被引入LIBS技术领域。介绍了标准加入法的5种实施方式,指出了标准加入法辅助LIBS技术在环境、考古及矿物、... 基体效应是限制激光诱导击穿光谱(LIBS)发展的技术“短板”。为了降低基体效应,克服复杂基质标样难以获得的技术难点,标准加入法被引入LIBS技术领域。介绍了标准加入法的5种实施方式,指出了标准加入法辅助LIBS技术在环境、考古及矿物、食品及药材安全监测等领域的具体应用,讨论了在线、数据处理辅助和样品简化标准加入法3种改进方法的原理和应用,其中在线标准加入法可实现样品的自动化制样,提高LIBS技术定量分析的效率;数据处理辅助标准加入法弱化光谱背景干扰、光谱波动和自吸收效应,提高标准加入法辅助LIBS技术的定量分析准确度;样品简化标准加入法克服无法直接检测粉末样品的缺点,在简化样品数量的同时,提高标准加入法辅助LIBS技术的检测效率。基于上述应用进展及其改进方法,指出了标准加入法辅助LIBS技术在液体和粉末样品痕迹检测方面的优势。 展开更多
关键词 激光技术 激光诱导击穿光谱 标准加入法 基体效应
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