基于激光诱导击穿光谱的气溶胶微量元素检测系统开发

发布时间：2023-05-19 02:41

　　气溶胶是大气环境污染传播的主要方式,大气气溶胶中含有的有毒重金属元素是造成环境污染和危害人体健康的元凶,针对气溶胶中元素的检测亟需引入新技术。激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一门高精尖的光谱分析新技术,其通过脉冲激光轰击样品产生等离子体,分析收集到的等离子体光谱从而实现元素的定性与定量分析。本文以大气气溶胶中重金属元素检测需求为背景,围绕LIBS检测系统的开发进程,在课题组前期工作的基础上,针对LIBS系统中谱峰识别、定量模型及软件系统开发等内容进行了研究。本文的主要研究工作如下:(1)本文在介绍课题的研究背景和意义的基础上,阐述了LIBS技术的基本原理和发展状况,分析并研究了当前影响LIBS检测系统发展的关键技术,即谱峰识别、定量模型和分析软件等,并就其国内外研究现状展开了综述;(2)为了提高LIBS寻峰的准确度和自动化程度,提出了一种基于尺度自适应的连续小波寻峰模型(SA-CWT)。该算法基于二次优化的思想,在连续小波变换的基础上,通过引入尺度自适应模型自动调整尺度范围以提高程序的自动化程度,并经两次连续小波变换以提升对弱峰及重叠峰的辨识能力。实验结果表明,SA-CWT与高斯曲线...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 激光诱导击穿光谱技术
    1.3 LIBS检测系统研究现状
        1.3.1 LIBS检测软件的研究现状
        1.3.2 LIBS谱峰识别算法的研究现状
        1.3.3 LIBS定量算法的研究现状
    1.4 本文主要研究内容
    1.5 本章小结
2 LIBS检测系统实验平台搭建
    2.1 LIBS系统设备
    2.2 样品制备
    2.3 本章小结
3 LIBS谱峰识别方法研究
    3.1 常用谱峰识别算法
        3.1.1 导数法
        3.1.2 高斯曲线拟合法
        3.1.3 对称零面积变换法
    3.2 连续小波变换脊线寻峰法
    3.3 基于尺度自适应的连续小波寻峰法
        3.3.1 连续小波变换模型
        3.3.2 尺度自适应模型
        3.3.3 寻峰算法
    3.4 实验分析
        3.4.1 尺度调整实验
        3.4.2 寻峰实验
    3.5 定性分析
    3.6 本章小结
4 LIBS定量分析方法研究
    4.1 常用定量算法
        4.1.1 自由定标法
        4.1.2 线性回归
        4.1.3 主成分回归
        4.1.4 支持向量回归机
        4.1.5 人工神经网络
    4.2 极限学习机
    4.3 核极限学习机
        4.3.1 KELM算法模型
        4.3.2 PCA-GA-KELM算法模型
    4.4 实验分析
        4.4.1 定量实验
        4.4.2 对比实验
    4.5 本章小结
5 LIBS检测系统软件开发
    5.1 需求分析
        5.1.1 功能性需求
        5.1.2 非功能性需求
    5.2 开发环境
    5.3 总体设计
        5.3.1 MVC架构
        5.3.2 插件机制
    5.4 界面设计
        5.4.1 主窗口界面设计
        5.4.2 预处理与定量界面设计
        5.4.3 数据库界面设计
    5.5 数据库开发
    5.6 系统测试
        5.6.1 定性测试
        5.6.2 定量测试
        5.6.3 对比测试
    5.7 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果



本文编号：3819496