一种基于大数据库辨识的煤质特性分析方法技术

一种基于大数据库辨识的煤质特性分析方法。该方法采用激光诱导击穿光谱技术，在d多种实验设置下对煤炭定标样品进行数据采集，从而建立一个多维度的定标样品谱线强度大数据库；对未知样品进行检测时，则在与煤炭定标样品相同的多种实验设置下采集光谱数据，从不同维度对待测样品进行辨识，根据辨识结果直接得到或者代入定标模型中计算得到待测样品的煤质特性；该方法利用了煤炭样品光谱特性，对不同的元素谱线采取不同的辨识阈值，结果显示该方法能够显著提高未知样品辨识的准确度，从而减小激光诱导击穿光谱测量的不确定度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用激光诱导等离子光谱技术(LIBS)，结合判别分析的激光诱导击穿光谱定量分析方法。
技术介绍
近年来，激光诱导等离子光谱技术(简称LIBS)由于具有高灵敏度、无需样品预处理和实现多元素测量等优点，成为一种新的激光分析技术。该技术的工作原理是：激光对样品进行烧蚀产生等离子体，然后采集等离子体发出的光信号并输入光谱仪进行分析，不同波长处对应的谱线强度的大小与该条谱线对应的元素含量的高低成正比。该技术能够对固体、液体和气体等多种物质进行分析，具有实现在线检测的巨大优势，因此发展速度非常快。但是由于等离子体本身的不稳定性、基体效应以及元素互干扰的作用，使得LIBS光谱测量的不确定度较大，定量分析的精度和准确度还有待提高；为了提高LIBS定量分析的准确性，人们将多元统计分析方法如偏最小二乘法应用到LIBS光谱分析。多元统计分析方法充分利用了光谱中包含的元素含量信息，比传统的单变量定标方法更能提高定量分析的准确度，为了克服多元统计分析方法缺乏物理背景的缺点，研究者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于大数据库辨识的煤质特性分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：1)首先使用各种特性已知的n种煤炭样品作为定标样品，利用激光诱导击穿光谱系统，对每种定标样品采用不同的实验条件分别进行检测：设置激光波长为λ，激光能量为A，延迟时间为B，激光聚焦的斑点直径为C，其中,λ包括1064nm、532nm、266nm、193nm；90mJ≤A≤150mJ，0.5μs≤B≤3μs；100μm≤C≤1000μm；多次改变λ、A、B和C中至少一种参数的值，共得到p种设置；2)对于p种设置中任一种设置下每种定标样品重复击打t次，得到n种定标样品的t×n个特征光谱，从每个特征光谱中得到定标样品内各种元素的特征...

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据库辨识的煤质特性分析方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)首先使用各种特性已知的n种煤炭样品作为定标样品，利用激光诱导击穿光谱系统，
对每种定标样品采用不同的实验条件分别进行检测：设置激光波长为λ，激光能量为A，延迟
时间为B，激光聚焦的斑点直径为C，其中,λ包括1064nm、532nm、266nm、193nm；90mJ≤A≤
150mJ，0.5μs≤B≤3μs；100μm≤C≤1000μm；多次改变λ、A、B和C中至少一种参数的值，共得
到p种设置；
2)对于p种设置中任一种设置下每种定标样品重复击打t次，得到n种定标样品的t×n
个特征光谱，从每个特征光谱中得到定标样品内各种元素的特征谱线强度矩阵；
对第j种定标样品得到特征光谱的谱线强度矩阵：
E j = I 1 j I 2 j ... I i × l j ... I k × m j ]]>其中，表示第j种定标样品中第i种元素的第l条特征谱线对应的谱线强度，
i＝1,2,…,k；j＝1,2,…,n；l＝1,2,…,m；
k为元素的种数；n为定标样品的种数；m为某种元素对应的特征谱线的数目；
对于p种设置中任一种设置下的任意由t次重复击打得到的特征光谱得到t个计算t个的均值和方差，得到均值矩阵和方差矩阵Fj：
E ‾ j = I ‾ 1 j I ‾ 2 j ... I ‾ i × l j ... I ‾ k × m j ]]> F j = D 1 j D 2 j ... D i × l j ... D k × m j ]]>其中，表示t个的均值，表示t个的方差；
3)重复步骤2)，得到包含p种设置下n种定标样品的t×n×p个特征光谱的特征光谱
大数据库；特征光谱大数据库中包含的n种定标样品称为定标样品库；
4)以各种特性已知的n种定标样品中某一种特性作为目标特性，在p种设置中每一种设
置下，利用多变量定标的方法对定标样品的目标特性分别建立定标模型；定标模型的表达
式如下：
C t arg e t = Σ i × l = 1 k × m ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，袁廷璧，侯宗余，李政，倪维斗，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11