基于LIBS技术的光谱数据预处理算法研究
发布时间：2021-08-25 20:14
激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS）技术,自问世以来一直备受关注,并迅速成为物质元素在线检测的首选,已被应用到冶炼、考古、军事、太空探查、化学分析等领域,并取得了良好的应用效果。本文以国家重大仪器设备开发专项——“创新型多功能激光光谱分析仪的研发与应用”为背景,在课题组前期工作的基础上,针对LIBS光谱数据的自适应去噪、基线校正和谱峰识别问题展开研究。本文的主要研究工作包括:（1）针对目前大多数LIBS光谱去噪算法需要人工干预的问题,提出了基于三点零阶Savitzky-Golay的改进去噪算法,算法基于三点零阶Savitzky-Golay滤波思想,将拟合阶数改进为可调节参数,以最小的初始点数和阶数迭代求解以实现LIBS光谱数据去噪。同时,研究了特征值提取策略实现了光谱数据的基线校正。实验结果表明,改进的三点零阶Savitzky-Golay滤波算法可对LIBS光谱自适应去噪且效果良好,特征值提取策略在光谱基线校正时也体现了可行性。（2）针对LIBS光谱的谱峰识别算法效率较低,需要大量前期处理的不足,提出了基于Voigt线型...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｓｃｉａｐｓ手持光谱分析仪??
预处理结果，为ＬＩＢＳ在线分析提供辅助支持。??１．２?ＬＩＢＳ技术简述??典型的ＬＩＢＳ分析系统组成如图１．２所示。包括激光脉冲发射器（Ｌａｓｅｒ）、反射镜??（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｉｒｒｏｒ）、聚焦透镜（Ｌｅｎｓ）、光谱仪（Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、光谱数据采集系统??（光电探测设备ＩＣＣＤ）、ＰＣ机等主要部分。??／?Ａ?ｗ?Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ???１?Ｎｄ：?ＹＡ６?Ｌａｓｅｒ?＿麵＿丨＿＿＿＿＿＿＿＿＿?????????ｍｉｎｏｒ??Ｄｉｇｉｔａｌ?ｄｅｌａｙ??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ??／?７ｊ?ｙ?Ｃｍｒ＾ｕｔｅｒ?ｔｕＢ??／?＾?Ｉ???＊?ＩＣＯ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ?＞?Ｉ?＾￣????ＨＴｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｅ??图１．２典型的ＬＩＢＳ分析系统组成??激光诱导等离子体是能量密度高于击穿门槛能量的激光脉冲，经透镜聚焦于样品表??２??
采集到的等离子体发射光谱，结合光谱分析方法（如预处理、定性定量分析模型等），??便可获得待分析样品的组成成分与含量信息。??图１．３表示激光诱导等离子体发射谱线的形成过程，其中：??（ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非均匀B样条的拉曼光谱基线校正算法[J]. 范贤光,王海涛,王昕,许英杰,王秀芬,阙靖. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
[2]小波变换基线扣除对激光诱导等离子体温度计算的改善[J]. 刘莉,肖平平. 光谱学与光谱分析. 2016(02)
[3]基于信背比拟合的水体重金属LIBS定量分析研究[J]. 胡丽,赵南京,刘文清,方丽,张大海,王寅,孟德硕,余洋,马明俊. 光谱学与光谱分析. 2015(07)
[4]化学计量学在激光诱导击穿光谱分析中的研究进展[J]. 张天龙,吴珊,汤宏胜,王康,段忆翔,李华. 分析化学. 2015(06)
[5]土壤中微量元素锰的激光诱导击穿光谱定量分析[J]. 张保华,江永成,张先燚,崔执凤. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[6]利用多数据处理方法提高LIBS谱信号质量[J]. 杨崇瑞,汪家升,盛新志,娄淑琴. 红外与激光工程. 2014(11)
[7]基于B样条的拉曼光谱基线校正方法[J]. 王昕,范贤光,许英杰,吴景林,梁骏,左勇. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[8]一种基于连续小波变换的LIBS光谱自动寻峰方法[J]. 陈鹏飞,田地,乔淑君,杨光. 光谱学与光谱分析. 2014(07)
[9]LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法[J]. 吴少波,叶连慧. 仪器仪表学报. 2014(03)
[10]基于双尺度相关运算的拉曼谱峰识别方法[J]. 姜承志,孙强,刘英,梁静秋,安岩,刘兵. 光谱学与光谱分析. 2014(01)
博士论文
[1]激光诱导击穿光谱分析测试软件开发及定性分析方法研究[D]. 陈鹏飞.吉林大学 2015
[2]基于激光诱导击穿光谱的物质成份分析方法研究[D]. 陈兴龙.合肥工业大学 2014
[3]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]面向水下原位探测的光谱图像采集与数据处理[D]. 毕云峰.中国海洋大学 2013
[5]激光诱导击穿光谱技术的初步研究[D]. 罗文峰.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[6]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]基于LIBS光谱数据的定性与定量分析方法研究[D]. 贺彦瑞.西北大学 2015
[2]激光诱导击穿光谱结合化学计量学对铁矿石的定量分析及分类研究[D]. 盛丽雯.西北大学 2015
[3]激光诱导击穿光谱数据处理方法研究[D]. 杨崇瑞.北京交通大学 2014
本文编号：3362780
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１?Ｓｃｉａｐｓ手持光谱分析仪??
预处理结果，为ＬＩＢＳ在线分析提供辅助支持。??１．２?ＬＩＢＳ技术简述??典型的ＬＩＢＳ分析系统组成如图１．２所示。包括激光脉冲发射器（Ｌａｓｅｒ）、反射镜??（Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｉｒｒｏｒ）、聚焦透镜（Ｌｅｎｓ）、光谱仪（Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）、光谱数据采集系统??（光电探测设备ＩＣＣＤ）、ＰＣ机等主要部分。??／?Ａ?ｗ?Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ???１?Ｎｄ：?ＹＡ６?Ｌａｓｅｒ?＿麵＿丨＿＿＿＿＿＿＿＿＿?????????ｍｉｎｏｒ??Ｄｉｇｉｔａｌ?ｄｅｌａｙ??ｇｅｎｅｒａｔｏｒ??／?７ｊ?ｙ?Ｃｍｒ＾ｕｔｅｒ?ｔｕＢ??／?＾?Ｉ???＊?ＩＣＯ?Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ?＞?Ｉ?＾￣????ＨＴｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ?ｓｔａｇｅ??图１．２典型的ＬＩＢＳ分析系统组成??激光诱导等离子体是能量密度高于击穿门槛能量的激光脉冲，经透镜聚焦于样品表??２??
采集到的等离子体发射光谱，结合光谱分析方法（如预处理、定性定量分析模型等），??便可获得待分析样品的组成成分与含量信息。??图１．３表示激光诱导等离子体发射谱线的形成过程，其中：??（ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于非均匀B样条的拉曼光谱基线校正算法[J]. 范贤光,王海涛,王昕,许英杰,王秀芬,阙靖. 光谱学与光谱分析. 2016(03)
[2]小波变换基线扣除对激光诱导等离子体温度计算的改善[J]. 刘莉,肖平平. 光谱学与光谱分析. 2016(02)
[3]基于信背比拟合的水体重金属LIBS定量分析研究[J]. 胡丽,赵南京,刘文清,方丽,张大海,王寅,孟德硕,余洋,马明俊. 光谱学与光谱分析. 2015(07)
[4]化学计量学在激光诱导击穿光谱分析中的研究进展[J]. 张天龙,吴珊,汤宏胜,王康,段忆翔,李华. 分析化学. 2015(06)
[5]土壤中微量元素锰的激光诱导击穿光谱定量分析[J]. 张保华,江永成,张先燚,崔执凤. 光谱学与光谱分析. 2015(06)
[6]利用多数据处理方法提高LIBS谱信号质量[J]. 杨崇瑞,汪家升,盛新志,娄淑琴. 红外与激光工程. 2014(11)
[7]基于B样条的拉曼光谱基线校正方法[J]. 王昕,范贤光,许英杰,吴景林,梁骏,左勇. 光谱学与光谱分析. 2014(08)
[8]一种基于连续小波变换的LIBS光谱自动寻峰方法[J]. 陈鹏飞,田地,乔淑君,杨光. 光谱学与光谱分析. 2014(07)
[9]LIBS成分分析中元素谱线的自动识别方法[J]. 吴少波,叶连慧. 仪器仪表学报. 2014(03)
[10]基于双尺度相关运算的拉曼谱峰识别方法[J]. 姜承志,孙强,刘英,梁静秋,安岩,刘兵. 光谱学与光谱分析. 2014(01)
博士论文
[1]激光诱导击穿光谱分析测试软件开发及定性分析方法研究[D]. 陈鹏飞.吉林大学 2015
[2]基于激光诱导击穿光谱的物质成份分析方法研究[D]. 陈兴龙.合肥工业大学 2014
[3]拉曼光谱数据处理与定性分析技术研究[D]. 姜承志.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[4]面向水下原位探测的光谱图像采集与数据处理[D]. 毕云峰.中国海洋大学 2013
[5]激光诱导击穿光谱技术的初步研究[D]. 罗文峰.中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所) 2011
[6]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]基于LIBS光谱数据的定性与定量分析方法研究[D]. 贺彦瑞.西北大学 2015
[2]激光诱导击穿光谱结合化学计量学对铁矿石的定量分析及分类研究[D]. 盛丽雯.西北大学 2015
[3]激光诱导击穿光谱数据处理方法研究[D]. 杨崇瑞.北京交通大学 2014
本文编号：3362780
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