基于激光诱导击穿光谱技术的复合肥成分实验测量与分析研究

发布时间：2023-04-10 05:04

　　复合肥成分的快速、原位检测对化肥生产企业的生产过程控制、产品质量控制具有重要的意义。与传统复合肥成分检测方法相比,激光诱导击穿光谱技术具有检测速度快、可实现实时现场多元素同时检测、简单的样品制备等优点,因而非常适用于复合肥成分的快速、现场检测。由于激光诱导击穿光谱技术受到复合肥样品的基体效应、磷元素谱线较弱、现场检测环境、无法精确定量等问题的影响,为了实现该技术在复合肥生产过程的现场检测应用,本论文针对复合肥成分激光诱导击穿光谱检测系统的系统参数优化、样品特性、环境参数影响以及不同定量分析方法的实际应用开展了如下研究工作:(1)针对复合肥成分选取了氮磷钾元素的分析线分别为746.8nm、214.9nm、769.9nm。开展了复合肥成分的时间和空间演化特性研究。针对复合肥成分中不同元素的延迟特性,确定多元素同时检测的延迟时间1.28 μ s,积分时间1.05ms;开展了复合肥成分的等离子体收集角度和探测高度对复合肥光谱特性的影响研究,确定最佳的等离子体收集角度为与水平方向呈30°,探测高度为距离复合肥样品表面2mm处。(2)研究了激光器参数对复合肥成分等离子体信号的影响,主要包括激光能量...

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 复合肥在线检测的重要性
    1.2 复合肥成分检测技术
    1.3 激光诱导击穿光谱技术对复合肥检测的研究现状
    1.4 本文的研究内容和方法
第二章 激光诱导击穿光谱技术原理
    2.1. 激光诱导等离子体的形成机理
        2.1.1 激光等离子体的形成
        2.1.2 局部热平衡
        2.1.3 辐射机制
    2.2 激光诱导击穿光谱定性分析
    2.3 激光诱导击穿光谱定量分析方法
        2.3.1 直接定标法
        2.3.2 内标法
        2.3.3 自由定标模型
        2.3.4 多元非线性回归方法
        2.3.5 支持向量机回归方法
    2.4 本章小结
第三章 激光诱导复合肥等离子体光谱特性研究
    3.1 复合肥实验测量系统
    3.2 激光诱导复合肥的典型发射光谱与分析谱线选取
        3.2.1 复合肥激光等离子体典型发射光谱
        3.2.2 复合肥中氮磷钾元素特征谱线选取
    3.3 复合肥激光等离子体时间与空间演化特性
        3.3.1 氮磷钾元素特征谱线时间衰减特性
        3.3.2 复合肥激光等离子体空间分布特性
    3.4 复合肥激光等离子体温度和电子密度研究
        3.4.1 激光等离子体温度计算方法
        3.4.2 等离子体温度实验分析
        3.4.3 等离子体电子密度计算方法
        3.4.4 等离子体电子密度实验分析
    3.5 本章小结
第四章 激光诱导复合肥等离子体光谱影响因素研究
    4.1 激光器参数对复合肥等离子体特性的影响
        4.1.1 激光器重复频率
        4.1.2 激光器脉冲能量
        4.1.3 激光聚焦焦点位置
    4.2 复合肥特性对激光等离子体特性影响
        4.2.1 复合肥颗粒大小
        4.2.2 复合肥疏松度
    4.3 环境气体对复合肥激光等离子体特性的影响
    4.4 本章小结
第五章 复合肥成分定量测量与实验分析
    5.1 定标曲线法与元素检测限
    5.2 基于内标法的定量分析
    5.3 基于多元非线性回归的定量分析
    5.4 实验误差分析
    5.5 本章小结
第六章 基于支持向量机模型的复合肥成分定量分析
    6.1 复合肥光谱特征向量的选取
    6.2 复合肥样品划分与归一化
    6.3 SVR模型与参数寻优过程
    6.4 实验结果与分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
附图(附表、附录)
致谢
攻读博士学位期间研究成果



本文编号：3788380