基于ICP技术的元素检测方法技术

本发明专利技术提供了基于ICP技术的元素检测方法，包括步骤：(A1)建立样本矩阵X；(A2)得到矩阵X中各元素之间的距离矩阵L；(A3)得到各样本点之间的全概率p；(A4)建立(r+1)行3列三维空间矩阵Z；(A5)利用步骤(A2)方式得到与矩阵Z对应的距离矩阵M；建立代价函数C；(A6)优化代价函数，得到更新后的矩阵Z；(A7)进入步骤(A5)

【技术实现步骤摘要】
基于ICP技术的元素检测方法


[0001]本专利技术涉及元素检测，特别涉及基于ICP技术的元素检测方法。

技术介绍

[0002]ICP
‑
OES因检出限低、动态范围广、检测波段宽、操作简单以及分析速度快等优点现已成为实验室分析仪器中的主要成员，在环境、半导体、医疗、食品、冶金以及核工业等领域得到了广泛应用。近年来，在常规定量性能发展的同时，半定量需求也逐渐成为大家关注的需求热点。
[0003]因ICP
‑
OES会受温度、电源工作状态等因素的影响，在常规定量方法中，需预先知道待测样品元素，并对每个待测元素配置一定梯度范围的溶液进行校正，此方式精度准确，但配制溶液和建标准曲线等操作相对耗时。在某些突发情况中如水体污染物泄露等，往往污染物未知或含量未知，污染类型复杂，检测时效性要求高，因此定量检测无法满足需求，但此类情况含量准确度要求相对较低，半定量方法可快速满足需求。
[0004]目前传统的半定量算法，采用预设标准曲线并设定校正元素的方式进行半定量测定，此方式逻辑简单可行性强，但准确度相对较低，尤其是在高含量元素的半定量上，动态范围差。
[0005]在市面上新发布的ICP
‑
OES中，部分厂家对预设曲线以及校正的算法进行了优化，半定量性能有一定的提高，但对复杂溶液和环境因素的鲁棒性依然较差。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术方案中的不足，本专利技术提供了一种基于ICP技术的元素检测方法。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]基于ICP技术的元素检测方法，所述基于ICP技术的元素检测方法包括以下步骤：
[0009](A1)建立(r+1)行m列的样本矩阵X，其中r行对应已知样本，X
t
行对应待测样本，m为每一个训练样本的特征数，矩阵X的元素X
ij
为样本的特征参数，i＝1,2
···
(r+1)，j＝1,2
···
m；
[0010](A2)得到所述矩阵X中各元素之间的距离矩阵L，矩阵X中每一元素做平方，得到矩阵矩阵每行求和，并将该(r+1)阶列向量按(r+1)列扩张，得到(r+1)行(r+1)列矩阵
[0011](A3)得到各样本点之间的全概率p，选择因子
[0012](A4)建立(r+1)行3列三维空间矩阵Z；
[0013](A5)利用步骤(A2)方式得到与矩阵Z对应的距离矩阵M；
[0014]建立代价函数
[0015](A6)优化所述代价函数，得到更新后的矩阵Z；
[0016](A7)进入步骤(A5)
‑
(A6)多次迭代，从而将所述矩阵X一一映射到空间矩阵Z，Z
t
行对应待测样本，其它r行对应已知样本；
[0017](A8)分别计算空间矩阵Z中已知样本点与待测样本点的距离，如果距离小于阈值，将该已知样本点对应的行以及Z
t
行放到矩阵Q；
[0018](A9)求解Y＝Qβ，Y为包含已知样本和待测样本的各种待测元素含量的矩阵，从而得到待测样本的各待测元素的含量。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
[0020]本专利技术的半定量算法，通过流形学习降维的方式进行学习建模并预测，具有对复杂溶液、复杂环境普适性好、精度高、动态范围宽等特点。
附图说明
[0021]参照附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本专利技术的技术方案，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图中：
[0022]图1是根据本专利技术实施例的基于ICP技术的元素检测方法的流程示意图。
具体实施方式
[0023]图1和以下说明描述了本专利技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本专利技术。为了教导本专利技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本专利技术的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本专利技术的多个变型。由此，本专利技术并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
[0024]实施例：
[0025]图1示意性地给出了本专利技术实施例的基于ICP技术的元素检测方法的示意图，如图1所示，所述基于ICP技术的元素检测方法包括步骤：
[0026](A1)建立(r+1)行m列的样本矩阵其中r行对应已知样本，其中一行，即X
t
行对应待测样本，m为每一个训练样本的特征数，m＝a
×
b，a为待测元素数量，b为每种待测元素选择的特征波长数量，矩阵X的元素X
ij
为样本的特征参数，具体为每个特征波长处的光强，i＝1,2
···
(r+1)，j＝1,2
···
m；
[0027](A2)得到所述矩阵X中各元素之间的距离矩阵L，矩阵X中每一元素做平方，得到矩阵矩阵每行求和，并将该(r+1)阶列向量按(r+1)列扩张，得到(r+1)行(r+1)列矩阵
[0028](A3)得到各样本点之间的全概率p，选择因子选择因子处于10到50之间，如10、20、30、40、50；
[0029](A4)建立(r+1)行3列三维空间矩阵Z，中间元素高斯随机赋值；
[0030](A5)利用步骤(A2)方式得到与矩阵Z对应的距离矩阵M；
[0031]建立代价函数矩阵Z低维空间全概率
[0032](A6)利用梯度下降法优化所述代价函数，代价函数未知数为矩阵Z，得到更新后的矩阵Z；
[0033](A7)进入步骤(A5)
‑
(A6)多次迭代，迭代次数小于500，从而将所述矩阵X一一映射到空间矩阵Z
t
行对应待测样本，其它r行对应已知样本；
[0034](A8)分别计算空间矩阵Z中已知样本点与待测样本点的距离，如果距离小于阈值，将该已知样本点对应的行以及Z
t
行放到矩阵Q；
[0035]阈值的大小根据具体要求(如检测准确度、效率)确定，原则是：阈值越小，筛选出的已知样本点越接近待测样本点，运算量小，但筛选出的样本点少，影响检测准确度；阈值越大，筛选出的已知样本点越多，有助于提高检测准确度，但运算量大；阈值大小的设置还需要考虑到运算量、检测效率等因素，故阈值没有绝对的统一值；
[0036](A9)求解Y＝Qβ，Y为包含已知样本和待测样本的各种待测元素含量的矩阵，从而得到待测样本的各待测元素的含量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于ICP技术的元素检测方法，所述基于ICP技术的元素检测方法包括以下步骤：(A1)建立(r+1)行m列的样本矩阵X，其中r行对应已知样本，X
t
行对应待测样本，m为每一个训练样本的特征数，矩阵X的元素X
ij
为样本的特征参数，i＝1,2
…
(r+1)，j＝1,2
…
m；(A2)得到所述矩阵X中各元素之间的距离矩阵L，矩阵X中每一元素做平方，得到矩阵矩阵每行求和，并将该(r+1)阶列向量按(r+1)列扩张，得到(r+1)行(r+1)列矩阵(A3)得到各样本点之间的全概率p，选择因子(A4)建立(r+1)行3列三维空间矩阵Z；(A5)利用步骤(A2)方式得到与矩阵Z对应的距离矩阵M；建立代价函数(A6)优化所述代价函数，得到更新后的矩阵Z；(A7)进入步骤(A5)
‑
(A6)多次迭代，从而将所述矩阵X一一...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪波，陈纯，俞晓峰，喻正宁，林鼎乘，许艇，韩双来，张家豪，
申请(专利权)人：杭州谱育科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：