激光诱导击穿光谱煤质分析仪定量分析方法研究
发布时间：2021-12-24 20:24
煤炭在我国当前的能源市场中仍然占有主要地位,快速在线的煤质检测方法对于燃煤电厂等应用场景的生产效率有着重要意义,使用传统手段的离线煤质检测方法由于工序繁琐等弊端越来越难以满足工业生产的需求。激光诱导击穿光谱（Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）检测技术简称为LIBS,由于它具有测试快速,支持原位检测,多元素同时分析等优点,非常适合煤质在线检测的需求,并且近年已经在钢铁,土壤,水质检测领域中衍生出较为成熟的产品。但国内在煤质检测领域的LIBS仪器研发目前才刚刚起步,这是一项具有巨大应用价值的前沿研究。本文针对当前应用广泛的标准曲线法、多元线性回归法等定量分析方法难以对多种类混合煤样进行分析检测的局限性,基于LIBS煤质检测中对光谱数据的特征提取和基体效应困境分析,提出了聚类回归模型。该模型利用LIBS测量光谱数据中的特征谱线信息,通过聚类方法将基底不同的煤样加以区分,将训练集中不同的聚类簇作为新的类别概念,将混合样品集划分为多类别子集分别训练不同的回归模型参数。对于煤种信息未知的待测盲样,该模型可以以训练集的聚类结果为依据对其划分类别,并使用对应的回...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LIBS等离子体的演化周期等离子体的膨胀伴随着降温，在此过程中，激发态原子和离子跃迁回基态，
LIBS等离子体的能级跃迁
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-14-属于同一元素，但在光谱图上表现不同，特征谱线的波长位置也有多种，在光谱学中通常会在同种元素后面标注不同的罗马数字来对不同的电离态加以区分。图2-3煤炭样品的等离子光谱图从谱线观察难度的角度分析，在实际进行光谱分析时，往往遇到复杂的实际问题，这些问题有时是由于观测样品的谱线过于复杂、密集导致的，有时是因为实验设备中的光谱仪分辨率限制导致的。常见问题如，某些元素的谱线在我们获取的光谱图中因为强度太低，难以观察得出准确的峰值，或者是容易被邻近的谱峰所覆盖，造成谱线的检测失败。因此在光谱中的特定波长位置处并未出现某种元素的特征谱线的情况下，也不能得到样品中未包含该元素的结论。其他的一种常见情况，就是光谱图中邻近谱线之间互相干扰的现象。一些待测样品，本身元素成分比较复杂，含有多种元素种类，元素间原子能级结构也可能出现相近的情况，对应的元素特征谱线波长经常出现在光谱图上谱峰相邻，并且距离很近的情况。如图2-4所示，在390-400nm的波长区间里，Ca元素与Al元素的谱峰位置非常接近，在诸如此类的情况下由于光谱仪的分辨能力存在限制，两条距离太近的谱线容易出现谱峰的一部分彼此重叠覆盖，导致谱线强度计算出现偏差的情况。这就是谱线标定中经常出现的谱线互干扰现象。一般来说，为了考虑到仪器研发和未来应用时的成本问题，光谱仪的分辨率的提高不是优先的解决方案。在现有的光谱仪分辨率下，为了减轻互干扰问题对谱线标定工作的负面影响，在选择分析谱线时，需要将元素谱线特性和样品本身特征结合起来考虑，尽可能避免由于互干扰现象得到的错误分析信息。如果待测样品的元素成分已知，在谱线标定的选择上应该尽可能的选取高浓度的成分元素，这样它的特征?
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对激光诱导击穿光谱信号的影响[J]. 陈凭,王希林,洪骁,王晗,赵晨龙,贾志东,邹林,李彦民,范建华. 光谱学与光谱分析. 2019(06)
[2]激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,何勇. 农业工程学报. 2016(15)
[3]Study on Cluster Analysis Used with Laser-Induced Breakdown Spectroscopy[J]. 何力骜,王茜蒨,赵宇,刘莉,彭中. Plasma Science and Technology. 2016(06)
[4]激光诱导击穿光谱技术成分面扫描分析与应用[J]. 陈启蒙,杜敏,郝中骐,邹孝恒,李嘉铭,易荣兴,李祥友,陆永枫,曾晓雁. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
[5]激光诱导击穿光谱元素谱线自动识别方法研究[J]. 刘立拓,刘建国,赵南京,鲁翠萍,陈东,石焕,王春龙,张玉钧,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2012(01)
[6]煤质对火电厂安全性和经济性的影响[J]. 张金学. 云南电力技术. 2010(01)
[7]煤质在线检测新技术初探[J]. 赵婕姝. 黑龙江科技信息. 2010(04)
[8]煤质变化对火电厂经济性影响分析[J]. 张会娟. 华北电力技术. 2009(08)
[9]煤质变化对火电厂生产运行的影响[J]. 范玉勤. 沿海企业与科技. 2008(08)
[10]煤质对锅炉运行经济性影响的分析及应对措施[J]. 朱光明,焦庆丰,段学农. 湖南电力. 2008(01)
博士论文
[1]激光诱导击穿光谱数据处理方法及在煤分析中的应用研究[D]. 谢承利.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]用于矿石成分分析的激光诱导击穿光谱定量化测量技术研究[D]. 陆运章.北京交通大学 2009
本文编号：3551136
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LIBS等离子体的演化周期等离子体的膨胀伴随着降温，在此过程中，激发态原子和离子跃迁回基态，
LIBS等离子体的能级跃迁
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-14-属于同一元素，但在光谱图上表现不同，特征谱线的波长位置也有多种，在光谱学中通常会在同种元素后面标注不同的罗马数字来对不同的电离态加以区分。图2-3煤炭样品的等离子光谱图从谱线观察难度的角度分析，在实际进行光谱分析时，往往遇到复杂的实际问题，这些问题有时是由于观测样品的谱线过于复杂、密集导致的，有时是因为实验设备中的光谱仪分辨率限制导致的。常见问题如，某些元素的谱线在我们获取的光谱图中因为强度太低，难以观察得出准确的峰值，或者是容易被邻近的谱峰所覆盖，造成谱线的检测失败。因此在光谱中的特定波长位置处并未出现某种元素的特征谱线的情况下，也不能得到样品中未包含该元素的结论。其他的一种常见情况，就是光谱图中邻近谱线之间互相干扰的现象。一些待测样品，本身元素成分比较复杂，含有多种元素种类，元素间原子能级结构也可能出现相近的情况，对应的元素特征谱线波长经常出现在光谱图上谱峰相邻，并且距离很近的情况。如图2-4所示，在390-400nm的波长区间里，Ca元素与Al元素的谱峰位置非常接近，在诸如此类的情况下由于光谱仪的分辨能力存在限制，两条距离太近的谱线容易出现谱峰的一部分彼此重叠覆盖，导致谱线强度计算出现偏差的情况。这就是谱线标定中经常出现的谱线互干扰现象。一般来说，为了考虑到仪器研发和未来应用时的成本问题，光谱仪的分辨率的提高不是优先的解决方案。在现有的光谱仪分辨率下，为了减轻互干扰问题对谱线标定工作的负面影响，在选择分析谱线时，需要将元素谱线特性和样品本身特征结合起来考虑，尽可能避免由于互干扰现象得到的错误分析信息。如果待测样品的元素成分已知，在谱线标定的选择上应该尽可能的选取高浓度的成分元素，这样它的特征?
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面粗糙度对激光诱导击穿光谱信号的影响[J]. 陈凭,王希林,洪骁,王晗,赵晨龙,贾志东,邹林,李彦民,范建华. 光谱学与光谱分析. 2019(06)
[2]激光诱导击穿光谱技术检测土壤中的铅和镉含量[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,何勇. 农业工程学报. 2016(15)
[3]Study on Cluster Analysis Used with Laser-Induced Breakdown Spectroscopy[J]. 何力骜,王茜蒨,赵宇,刘莉,彭中. Plasma Science and Technology. 2016(06)
[4]激光诱导击穿光谱技术成分面扫描分析与应用[J]. 陈启蒙,杜敏,郝中骐,邹孝恒,李嘉铭,易荣兴,李祥友,陆永枫,曾晓雁. 光谱学与光谱分析. 2016(05)
[5]激光诱导击穿光谱元素谱线自动识别方法研究[J]. 刘立拓,刘建国,赵南京,鲁翠萍,陈东,石焕,王春龙,张玉钧,刘文清. 光谱学与光谱分析. 2012(01)
[6]煤质对火电厂安全性和经济性的影响[J]. 张金学. 云南电力技术. 2010(01)
[7]煤质在线检测新技术初探[J]. 赵婕姝. 黑龙江科技信息. 2010(04)
[8]煤质变化对火电厂经济性影响分析[J]. 张会娟. 华北电力技术. 2009(08)
[9]煤质变化对火电厂生产运行的影响[J]. 范玉勤. 沿海企业与科技. 2008(08)
[10]煤质对锅炉运行经济性影响的分析及应对措施[J]. 朱光明,焦庆丰,段学农. 湖南电力. 2008(01)
博士论文
[1]激光诱导击穿光谱数据处理方法及在煤分析中的应用研究[D]. 谢承利.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]用于矿石成分分析的激光诱导击穿光谱定量化测量技术研究[D]. 陆运章.北京交通大学 2009
本文编号：3551136
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