一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法，包括以下步骤：对校正样品分别进行NIRS光谱采集和LIBS光谱采集并筛选符合要求的光谱，对两种特征光谱归一化处理后进行数据融合，获得3组OPF光谱；基于对应待测元素的OPF光谱和所述对应的氮、磷、钾的含量，采用偏最小二乘算法构建复合肥氮、磷、钾三种元素的校正模型。本发明专利技术通过激光诱导击穿光谱和近红外光谱获取两种光谱，并对两种光谱数据进行融合，构建融合模型解析复合肥中的主要元素，从而利用两种技术的互补优势，实现分析精度的提高。提高。提高。

【技术实现步骤摘要】
一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及化肥质量检测
，具体来说是一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法及系统。

技术介绍

[0002]复合肥，是由两种以上化肥混合而成的肥料。相比单质肥料，复合肥在施肥工序上的便利性和营养的全面性使得它更受中国农民的青睐。自20世纪80年代以来，中国的肥料产品结构逐渐由单质肥料向多元复合肥料的方向发展。复合肥中的主要元素(氮、磷、钾)的含量是影响施肥效果和肥料价格的关键。然而，复合肥成分检测的标准方法均为湿化学法，具有时效性差、操作复杂、环保性差、无法多组分同时检测的缺点。为了及时有效地确保复合肥生产加工时的质量，降低检测成本，有必要开发新的快速准确地复合肥中主要元素的检测方法。分子和原子光谱技术，以近红外光谱技术(NIRS)和激光诱导击穿光谱技术(LIBS)为代表，在实时在线检测复合肥元素含量方面具有优势。已经有利用两种技术分别检测肥料中主要元素的报道，然而，NIRS无法直接检测无机组分，之前利用NIRS检测的报道对化肥中组分的检测只能通过间接推算获得；此外LIBS检测时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.收集校正样本，并分别检测每份校正样本的氮、磷、钾含量；S2.光谱采集：光谱采集前对每份校正样本加工成尺寸形状相同的结构，之后对加工后的校正样品分别进行NIRS光谱采集和LIBS光谱采集；S3.特征波段选择：包括LIBS光谱的初筛、LIBS和NIRS光谱的精细筛选两步；S4.光谱融合：对步骤S3中的LIBS和NIRS特征光谱分别进行最大最小归一化，之后采用OPF方式对两类光谱进行数据融合，获得3组OPF光谱；S5.模型构建：基于对应待测元素的OPF光谱和所述步骤S1中对应的氮、磷、钾的含量，采用偏最小二乘算法构建复合肥氮、磷、钾三种元素的校正模型；S6.未知复合肥样本的预测：对于待测复合肥料，采用和步骤S2相同的步骤处理样品、采集LIBS和NIRS光谱，利用和步骤S3相同的步骤筛选特征波段、利用和步骤S4相同的步骤对待测复合肥料的LIBS和NIRS特征光谱进行融合，利用步骤S5中构建的模型进行预测，获得对应的氮、磷、钾含量预测值；所述步骤S3中选择波段为：A.使用845.0，847.3，864.2，865.9，870.6，883.0，900.2，900.8，936.0，1049.6，1050.5，1415.2，1454.9，1577.0，1578.9，1602.3，1606.3，1608.3，1744.7，1923.3，1973.1，2306.6，2310.7，2314.8，2387.3，2391.7，2488.1nm处的变量作为复合肥的NIRS特征光谱，使用937.96，864.44，823.62，823.08，868.88，822.44，822.33，821.57，818.65，866.12，819.74，866.22nm处的变量作为复合肥的LIBS特征光谱，用于复合肥的氮元素含量检测；B.使用1151.2，1177.4，1225.2，1274.6，1275.9，1588.6，1674.8，1681.3，1692.3，1701.2，1802.9，1823.2，2003.6，2310.7，2409.5，2492.9，2497.7nm处的变量作为复合肥的NIRS特征光谱，使用216.04，215.77，213.14，213.34，255.89，253.12，253.18，254.25，215.36，213.75，254.88，215.43，253.37，253.44nm处的变量作为复合肥的LIBS特征光谱，用于复合肥的磷元素含量检测；C.使用1051.3，1050.5，1049.6，1045.4，1032.9，1031.3，883.0，882.4，1203.6，1204.7，1209.2，1219.5，1224.1，1233.4，1238.1，1242.9，1421.4，1419.8，1422.9，1418.3，1416.7，1424.5，1426.1，1427.6，1429.2，1481.5，1740.0，1737.7，1594.5，1596.4，1923.3，1926.2，2254.4，2246.6，2242.7，2215.9nm处的变量作为复合肥的NIRS特征光谱，使用404.19，404.66，583.91，583.66，404.76，771.85，578.24，583.03，580.26，768.58，693.69，769.05，770.55，766.70，769.99，769.61，769.71nm处的变量作为复合肥的LIBS特征光谱，用于复合肥的钾元素含量检测。2.根据权利要求1所述的一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法，其特征在于，所述步骤S4中光谱融合的方法为：假设某校正样本的LIBS特征光谱为p个元素的行向量a、NIRS特征光谱为q个元素的行向量b，计算两者外积获得大小为(p,q)的矩阵，对矩阵进行展平，获得大小为1
×
pq的行向量，该向量即为该复合肥样品的LIBS
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NIRS融合光谱，记为OPF光谱，根据待测元素不同，共获得3组OPF光谱。3.根据权利要求1或2所述的一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测方法，其特征在于，所述步骤S2中对校正样本的加工具体方法为：对每份颗粒状的复合肥样品粉碎，对粉末样品利用压片机压制成厚度大小一致的圆片。
4.一种复合肥氮磷钾元素的快速精确检测系统，其特征在于，包括：校正样本收集模块，用于收集校正样本，并分别检测每份校正样本的氮、磷、钾含量；光谱采集模块，用于光谱采集前对每份校正样本加工成尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琢频，王琦，顾朝晖，乔洁，张鹏飞，吴跃进，刘伟，程维民，李巍，
申请(专利权)人：河南心连心化学工业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：