特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法技术

本发明专利技术公开特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法。本发明专利技术利用激光诱导击穿光谱检测系统得到颗粒流样品的激光等离子体光谱数据，再计算所选取元素谱线的特征峰像素点强度的标准偏差值，根据设定的阈值鉴别光谱数据为有效或无效。本发明专利技术综合利用了激光等离子体光谱中元素谱线特征峰的分布信息，简化了鉴别光谱数据的过程，提高了剔除无效光谱的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光诱导击穿光谱技术直接测量颗粒流样品的光谱数据鉴别方法，特别涉及一种利用特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法。
技术介绍
在过程工业中，物料的元素成分测量主要采用现场采样，再送至实验室进行制样和离线分析为主，检测结果滞后，难以满足过程工业中基于在线/快速测量结果的自动控制要求。近年来，激光诱导击穿光谱技术已经被应用于颗粒流状态下粉末样品元素成分的直接测量。相对传统的粉末压片或堆积状态，颗粒流状态下的测量会由于颗粒分散性分布和样品粒径不均匀等原因造成激发不稳定，甚至无样品被激发等情况，导致得到的等离子体光谱数据中包含了表征样品组分信息的有效光谱和无效激发的无效光谱。因此，需要对采集到的所有等离子体光谱进行光谱鉴别，剔除无效光谱，保存有效光谱。传统的光谱鉴别方法主要有两种，第一是根据元素特征谱线的强度值，第二是根据元素特征谱线的信噪比。这两种鉴别方法均存在较多的有效光谱被误剔除，同时有较多的无效光谱未被剔除的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法。利用激光诱导击穿光谱检测系统直接测量颗粒流状态下的样品元素组成信息，计算元素谱线特征峰像素点强度的标准偏差，通过对比与阈值的大小，实现快速鉴别颗粒流激光等离子体的光谱数据。本专利技术实现上述目的的至少一个技术方案如下。利用特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法，包括如下步骤：1)利用激光诱导击穿光谱检测系统对待测的颗粒流样品进行检测，得到激光等离子体光谱数据；2)根据样品中化学组分及元素电离能，确定用于鉴别光谱数据的元素谱线；3)根据下式计算所选元素谱线特征峰像素点强度的标准偏差： S = 1 N - 1 Σ i = 1 N ( X i - X ‾ ) 2 ]]>其中，S为标准偏差，Xi为特征峰内第i个像素点强度，为特征峰内所有像素点强度的平均值，N为特征峰内像素点的个数；4)根据设定的标准偏差阈值对所有颗粒流的激光等离子体光谱进行鉴别，大于阈值的光谱作为有效数据保存，小于标准偏差阈值的光谱作为无效数据剔除。进一步优化的，第2)步所述用于鉴别光谱的元素谱线为样品中所有元素中选出一个元素含量随粒径分布变化小，且电离能处于所有元素电离能的中上水平的元素谱线。进一步优化的，第3)所述的特征峰像素点强度为原始绝对强度、利用内标的相对强度和归一化强度中的任意一种。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：本专利技术通过所述计算方法与激光诱导击穿光谱技术的结合，综合利用了元素谱线特征峰像素点强度的标准偏差，简化了鉴别光谱数据的过程。相对传统的特征谱线绝对强度提高了剔除无效光谱的准确性。通过本专利技术的应用，可以提高激光诱导击穿光谱技术直接测量颗粒流样品的可靠性。附图说明图1是本专利技术的快速数据筛选流程图；图2是有效击穿及无效击穿光谱对比图。具体实施方式以下结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述说明，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。由图1所示的流程图可知，本专利技术提出的一种利用特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法，包括了如下步骤：1)首先将粉末样品(仅作为实例，所用颗粒流样品为粉煤灰样品)放置于激光诱导击穿光谱测量系统(如激光诱导击穿光谱仪)中，使样品以颗粒流的状态在系统中流动。利用脉冲激光直接激发颗粒流，采集1500个光谱数据。2)由于Si元素在粉煤灰样品中含量最高，可最大程度降低粉煤灰样品粒径带来的影响，且电离能处于粉煤灰所含元素电离能的中上水平，故选择Si元素的特征谱线Si288.15nm用于鉴别光谱。确定Si288.15nm谱线特征峰内的7个像素点，如图2所示，计算这7个像素点强度的标准偏差。3)对比设置不同阈值时有效光谱的误剔除数和无效光谱的剔除数，采用原始绝对强度进行举例说明，确定Si288.15nm谱线特征峰像素点原始绝对强度标准偏差值的阈值，对比选取最佳筛选阈值，如表1所示。当阈值设置为120counts时，无效光谱被完全剔除，而没有有效光谱被误剔除，采集到的1500个光谱中有565个光谱被鉴别为无效光谱而被剔除。在相同测试条件下，对比了本专利技术的方法与传统的利用特征谱线强度和特征谱线信噪比鉴别光谱数据的效果，如表2所示。对比结果以误剔率和漏剔率作为评价指标，其中误剔率为被误剔除的有效光谱个数与采集到的总光谱个数之比，漏剔率为未被剔除的无效光谱个数与采集到的总光谱个数之比。特征谱线强度法的误剔率和漏剔率分别为5.61％和1.15％，信噪比法的误剔率和漏剔率分别为4.74％和2.53％。表1不同阈值的光谱筛选对比标准偏差阈值 有效光谱的误剔数 无效光谱的漏剔数 剔除光谱总数 116 0 12 553 118 0 4 561 120 0 0 565 122 4 0 569 124 11 0 576 表2不同鉴别方法的结果对比特征谱线强度法 信噪比法 标准偏差法 剔除率(％) 40.53 39.53 37.67 误剔率(％) 5.61 4.74 0 漏剔率(％) 1.15 2.53 0 本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法，其特征在于包括如下步骤：1)利用激光诱导击穿光谱检测系统对待测的颗粒流样品进行检测，得到激光等离子体光谱数据；2)根据样品中化学组分及元素电离能，确定用于鉴别光谱数据的元素谱线；3)根据式(1)计算所选元素谱线特征峰像素点强度的标准偏差：S=1N-1Σi=1N(Xi-X‾)2---(1)]]>其中，S为标准偏差，Xi为特征峰内第i个像素点强度，X为特征峰内所有像素点强度的平均值，N为特征峰内像素点的个数；4)根据设定的标准偏差阈值对所有颗粒流的激光等离子体光谱进行鉴别，大于标准偏差阈值的光谱作为有效数据保存，小于标准偏差阈值的光谱作为无效数据剔除。

【技术特征摘要】
1.特征峰强度标准偏差鉴别颗粒流激光等离子体光谱的方法，其特征在于包括如下步
骤：
1)利用激光诱导击穿光谱检测系统对待测的颗粒流样品进行检测，得到激光等离子体
光谱数据；
2)根据样品中化学组分及元素电离能，确定用于鉴别光谱数据的元素谱线；
3)根据式(1)计算所选元素谱线特征峰像素点强度的标准偏差：
S = 1 N - 1 Σ i = 1 N ( X i - X ...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚顺春，徐嘉隆，白凯杰，卢志民，殷可经，陆继东，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44