激光诱导击穿光谱精确测定燃煤工业分析指标的研究
本文关键词: 激光诱导击穿光谱 燃煤工业分析指标 光谱拟合 支持向量机 出处:《光谱学与光谱分析》2017年10期 论文类型:期刊论文
【摘要】:燃煤工业指标的在线精确分析对于指导燃煤工业优化生产、降低燃煤煤耗至关重要。利用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析燃煤煤质时,因受我国复杂多样煤种所导致的"基体效应",测量精度有待提高。实验中对激光诱导燃煤等离子体光谱至燃煤工业分析指标转化过程中的光谱预处理和定标建模方法进行了优化选择。实验结果表明,利用单/多峰Lorentzian光谱拟合计算谱线强度相比于传统计算方法,谱线强度RSD均值可由12.1%降至9.7%;对于核函数参数寻优,相比于网格参数(Grid)和遗传算法(GA),粒子群算法(PSO)的平均绝对误差(MAE)最小;采用PSO参数寻优式支持向量机(SVM)回归建模的预测均方根误差(RMSEP)小于偏最小二乘回归分析法(PLS);采用单/多峰Lorentzian光谱拟合方法和PSO参数寻优式SVM回归建模,对燃煤工业分析指标预测的平均绝对误差(AAE)为:灰分为16%~30%时AAE为1.37%,灰分大于30%时AAE为1.77%,发热量为9~24 MJ·kg-1时AAE为0.65 MJ·kg-1,挥发分低于20%时AAE为1.09%,挥发分大于20%时AAE为1.02%。
[Abstract]:On-line accurate analysis of coal industry index is very important to guide coal industry to optimize production and reduce coal consumption. Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) is used to analyze coal quality. "Matrix effect" caused by complex and diverse coal types in China. The measurement accuracy needs to be improved. In the experiment, the spectral pretreatment and calibration modeling method in the process of laser induced coal-fired plasma spectrum conversion to coal-fired industrial analysis index are optimized and selected. The experimental results show that. Compared with the traditional method, the line intensity calculated by single / multi-peak Lorentzian spectrum fitting can be reduced from 12.1% to 9.7. For parameter optimization of kernel function, the mean absolute error (mae) of particle swarm optimization (PSO) is the smallest compared with grid parameter (Grid) and genetic algorithm (GA). The root-mean-square error (RMS) based on PSO parameter optimization support vector machine (SVM) regression model is less than that by partial least square regression analysis. Single / multi-peak Lorentzian spectral fitting method and PSO parameter optimization SVM regression model were used. The average absolute error of the prediction of the coal industry analysis index is as follows: the AAE of ash is 16 ~ 30 and the AAE is 1.77% when ash is greater than 30. The AAE was 0.65 MJ 路kg-1 when the calorific value was 9 掳24 MJ 路kg-1, and the volatile content was lower than that at 20 MJ 路kg-1, which was 1.09% MJ 路kg-1. AAE is 1.02 when volatile matter is greater than 20.
【作者单位】: 山西大学激光光谱研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室;极端光学协同创新中心 山西大学;
【基金】:国家(973计划)项目(2012CB921603) 国家自然科学基金项目(61475093,61378047,61575113,61404104,61275213) 山西省科技重大专项(MD2016-01) 山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划资助
【分类号】:TN249
【正文快照】: 引 言 国家工信部、财政部联合发布的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015—2020)》指出:煤炭是我国的主体能源和重要工业原料,但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等问题没有得到根本解决,需要进一步提高煤炭清洁高效利用水平,强化煤炭利用的能效,确保煤炭利用技术和装置在
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 张大成;;冬青叶子的激光诱导击穿光谱(英文)[J];IMP & HIRFL Annual Report;2008年00期
2 周南;周亢;丁圭吉;;关于激光诱导裂析谱专题的欧洲-地中海会议2007(Ⅰ)[J];分析试验室;2009年08期
3 周南;周亢;丁圭吉;;关于激光诱导裂析谱专题的欧洲-地中海会议2007(Ⅱ)[J];分析试验室;2009年09期
4 ;激光诱导脑电波[J];激光与光电子学进展;2009年06期
5 彭景翠;聚丁二炔(polydiacetylene)单晶中的激光诱导光吸收[J];物理学报;1991年12期
6 黄妙良,林煜,林建明;陶瓷表面激光诱导局域化学镀覆金属镍的研究[J];激光杂志;2000年06期
7 陈镇龙;叶玉堂;刘霖;范超;田骁;吴云峰;王昱琳;;激光诱导液相电极腐蚀新方法[J];光电工程;2006年12期
8 裴楠楠;刘国荣;;基于激光诱导击穿光谱的波长校准法研究[J];应用光学;2007年01期
9 马德敏;马艳华;舒嵘;亓洪兴;何志平;吕刚;王建宇;;激光诱导现场探测月壤成分的可行性分析[J];红外与激光工程;2007年05期
10 林兆祥;李捷;刘林美;吴金泉;孙奉娄;;激光诱导击穿光谱技术在太空探测中的应用[J];红外与激光工程;2008年S3期
相关会议论文 前10条
1 陈长进;;激光诱导的再散射过程的理论研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
2 张大成;马新文;汶伟强;张鹏举;刘惠萍;;两种植物树叶样品的激光诱导击穿光谱分析[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
3 李秋连;姚明印;刘木华;雷泽剑;;激光诱导击穿光谱快速检测南丰蜜桔矿质元素[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
4 孙对兄;苏茂根;董晨钟;;激光诱导击穿铝合金时空分辨光谱的研究[A];第十六届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2011年
5 蒋甲生;王左友;;激光诱导等离子体研究方法[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
6 王传辉;戴玲琳;汪小丽;郑荣儿;崔执凤;;液相基质中激光诱导击穿光谱的实验研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
7 林兆祥;李捷;刘林美;吴金泉;孙奉娄;;激光诱导击穿光谱技术在太空探测中的应用[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
8 王茜劏;阎吉祥;刘凯;赵华;葛聪慧;黄志文;;激光诱导击穿光谱爆炸物探测方法研究[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 朱德华;陈建平;陆建;倪晓武;;基于竹炭基体的激光诱导击穿光谱检测水溶液中重金属实验研究[A];鲁豫赣黑苏五省光学(激光)学会2011学术年会论文摘要集[C];2011年
10 熊威;张谦;赵芳;李润华;;水中痕量六价铬离子的激光诱导击穿光谱高灵敏检测[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
相关博士学位论文 前10条
1 舒小芳;飞秒强激光诱导等离子体通道产生及其电子动能结构的理论研究[D];北京工业大学;2016年
2 郑利娟;激光诱导击穿光谱定量分析及应用研究[D];华东师范大学;2016年
3 付洪波;激光诱导击穿光谱无标分析方法研究[D];中国科学技术大学;2017年
4 李玉;激光诱导等离子体的动力学研究[D];吉林大学;2009年
5 罗文峰;激光诱导击穿光谱技术的初步研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
6 朱德华;激光诱导击穿光谱技术检测物质成分的理论应用分析和实验研究[D];南京理工大学;2012年
7 姚顺春;激光诱导击穿光谱技术在电站运行诊断中的应用研究[D];华南理工大学;2011年
8 郭连波;激光诱导击穿光谱中的等离子体发射光谱增强方法研究[D];华中科技大学;2012年
9 雷文奇;有机样品中激光诱导等离子体时空分辨特性以及无机元素的定量分析[D];华东师范大学;2013年
10 张宏超;纳秒激光诱导空气等离子体光学诊断与机理分析[D];南京理工大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 王敬;激光诱导等离子体原子发射光谱特性研究[D];河北大学;2015年
2 王绍龙;基于激光诱导击穿光谱技术的原油元素定量分析研究[D];长江大学;2015年
3 黄天琪;激光诱导不锈钢表面着色工艺及其应用研究[D];山东大学;2015年
4 周凌峰;甲烷燃气激光诱导等离子体助燃研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 李旭伟;基于高速摄像技术的脉冲CO_2激光诱导水介质气穴通道效应及其消融特性初探[D];福建师范大学;2015年
6 王鑫;基于激光诱导击穿光谱煤质分析仪的研制[D];山西大学;2015年
7 樊娟娟;激光诱导击穿光谱用于水泥质量分析研究[D];山西大学;2015年
8 楚丰泽;双脉冲激光诱导击穿光谱实验方法及数据处理方法研究[D];北京理工大学;2015年
9 韩欣欣;脉冲激光诱导Ge_2Sb_2Te_5薄膜非晶化过程模拟计算研究[D];北京工业大学;2015年
10 苏雪娇;腔体约束对激光诱导击穿光谱辐射特性的影响[D];浙江师范大学;2015年
,本文编号:1457341
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1457341.html