基于LIBS技术的炉渣成分分析与研究
发布时间：2021-10-15 23:05
激光诱导击穿光谱技术（LIBS）是一项新型的光谱分析技术,将此技术应用于钢水冶炼过程中的炉渣成分进行分析,来探索LIBS技术用于炉渣实时在线分析的可行性与可靠性。以优化LIBS技术的实验条件和对炉渣定量分析为主要研究内容,对应用LIBS技术检测炉渣做了以下工作:介绍了激光诱导击穿光谱技术的基本原理、发展状况以及激光诱导击穿光谱用于定量分析的基本原理;优化了实验系统的激光收集位置、聚焦位置以及采集延时等,提高了光谱信号的信噪比。简要介绍了目前常用的几种LIBS定标分析方法,分析了它们各自的适用范围及LIBS技术在熔融液态炉渣成分定量分析中应用的可行性,通过对比发现:建立神经网络训练模型方法,因其可利用大量数据样本对网络进行训练构建合理可靠的网络模型,能够应用于未知分析对象炉渣的定量分析测量。利用GA-BP-ANN（遗传算法优化人工神经网络）对Ca元素的相关数据进行训练以此来对高温熔融态炉渣进行定量分析,计算了炉渣中Ca元素的含量,并将计算结果和XRF测定结果（真值）、BP-ANN的训练结果以及自由定标法的结果进行对比,实验结果表明用GA-BP-ANN的模型可以更好地对炉渣中Ca元素含量进...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 激光诱导击穿光谱技术
1.2.1 LIBS技术的特点
1.2.2 LIBS技术基本原理
1.2.3 激光与样品的作用机制
1.2.4 等离子体的谱线强度
1.3 激光诱导击穿光谱技术的发展状况
1.3.1 LIBS技术发展状况
1.3.2 LIBS技术在炉渣应用中发展状况
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 LIBS定量分析的方法
2.1 LIBS定量分析标定方法
2.1.1 光强-浓度直接定标法
2.1.2 内定标分析方法
2.1.3 自由定标法
2.1.4 人工神经网络定标方法
2.2 本章小结
第3章 炉渣中等离子体参数的测量
3.1 局部热力学平衡
3.2 等离子体温度的测量
3.3 电子密度的测量
3.4 本章小结
第4章 LIBS技术的实验设计及参数研究
4.1 建立LIBS实验平台
4.2 激光光源的特点
4.3 实验仪器选择
4.4 基于炉渣的最佳实验参数的优化
4.4.1 最佳实验参数的研究现状
4.4.2 激光聚焦位置的优化
4.4.3 激光收集位置的优化
4.4.4 信号强度随采集延时的变化规律
4.4.5 激光能量波动对信号稳定性的影响
4.5 温度的改变对激光诱导炉渣等离子体信号的影响
4.5.1 温度对光谱信号的影响
4.5.2 温度对信号采集延时的影响
4.6 本章小结
第5章 炉渣的成分分析
5.1 炉渣的定性分析
5.2 炉渣成分的定量分析
5.2.1 炉渣定量分析的发展状况
5.2.2 定量分析模型的建立
5.2.3 遗传算法优化神经网络
5.3 炉渣中Ca元素定量分析
5.4 本章小结
结 论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的北极海域大气能见度格点数据生成技术[J]. 单雨龙,张韧,李明. 极地研究. 2019(03)
[2]LIBS技术在检测炉渣中的最佳实验参数的研究[J]. 马云望,马翠红. 激光杂志. 2019(06)
[3]透镜到钢液表面距离对LIBS定量分析成分的影响[J]. 王汉炳,马翠红. 工业控制计算机. 2018(01)
[4]应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,何勇. 光谱学与光谱分析. 2017(09)
[5]基于LIBS和遗传算法的畜禽粪便中钙含量研究[J]. 马双双,马秋林,韩鲁佳,黄光群. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[6]激光诱导击穿光谱结合人工神经网络测定地质标样中的铁含量[J]. 胡杨,李子涵,吕涛. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[7]激光诱导击穿光谱技术在环境监测中的应用综述[J]. 尹华亮,侯宗余,袁廷璧,王哲. 大气与环境光学学报. 2016(05)
[8]小波包分析和BP神经网络在滚动轴承故障模式识别中的应用[J]. 黄良沛,吴超威,王靖. 电子测量技术. 2016(04)
[9]LIBS结合ANN对不同类型土壤中的Cu的定量检测[J]. 孟德硕,赵南京,马明俊,谷艳红,余洋,方丽,王园园,贾尧,刘文清,刘建国. 光电子·激光. 2015(10)
[10]样品形态对激光诱导土壤等离子体特性的影响分析[J]. 郭锐,张雷. 河北大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]钢水成分LIBS在线分析技术研究[D]. 赵月华.华北理工大学 2018
[2]基于多元回归的LIBS钢液成分定量分析[D]. 王鹏.华北理工大学 2016
[3]固态和熔融碳钢中多元素LIBS测量实验研究[D]. 于云偲.中国科学技术大学 2015
本文编号：3438776
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 激光诱导击穿光谱技术
1.2.1 LIBS技术的特点
1.2.2 LIBS技术基本原理
1.2.3 激光与样品的作用机制
1.2.4 等离子体的谱线强度
1.3 激光诱导击穿光谱技术的发展状况
1.3.1 LIBS技术发展状况
1.3.2 LIBS技术在炉渣应用中发展状况
1.4 本文主要研究内容
1.5 本章小结
第2章 LIBS定量分析的方法
2.1 LIBS定量分析标定方法
2.1.1 光强-浓度直接定标法
2.1.2 内定标分析方法
2.1.3 自由定标法
2.1.4 人工神经网络定标方法
2.2 本章小结
第3章 炉渣中等离子体参数的测量
3.1 局部热力学平衡
3.2 等离子体温度的测量
3.3 电子密度的测量
3.4 本章小结
第4章 LIBS技术的实验设计及参数研究
4.1 建立LIBS实验平台
4.2 激光光源的特点
4.3 实验仪器选择
4.4 基于炉渣的最佳实验参数的优化
4.4.1 最佳实验参数的研究现状
4.4.2 激光聚焦位置的优化
4.4.3 激光收集位置的优化
4.4.4 信号强度随采集延时的变化规律
4.4.5 激光能量波动对信号稳定性的影响
4.5 温度的改变对激光诱导炉渣等离子体信号的影响
4.5.1 温度对光谱信号的影响
4.5.2 温度对信号采集延时的影响
4.6 本章小结
第5章 炉渣的成分分析
5.1 炉渣的定性分析
5.2 炉渣成分的定量分析
5.2.1 炉渣定量分析的发展状况
5.2.2 定量分析模型的建立
5.2.3 遗传算法优化神经网络
5.3 炉渣中Ca元素定量分析
5.4 本章小结
结 论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于人工神经网络的北极海域大气能见度格点数据生成技术[J]. 单雨龙,张韧,李明. 极地研究. 2019(03)
[2]LIBS技术在检测炉渣中的最佳实验参数的研究[J]. 马云望,马翠红. 激光杂志. 2019(06)
[3]透镜到钢液表面距离对LIBS定量分析成分的影响[J]. 王汉炳,马翠红. 工业控制计算机. 2018(01)
[4]应用激光诱导击穿光谱对土壤中多元素同时定量分析[J]. 余克强,赵艳茹,刘飞,何勇. 光谱学与光谱分析. 2017(09)
[5]基于LIBS和遗传算法的畜禽粪便中钙含量研究[J]. 马双双,马秋林,韩鲁佳,黄光群. 光谱学与光谱分析. 2017(05)
[6]激光诱导击穿光谱结合人工神经网络测定地质标样中的铁含量[J]. 胡杨,李子涵,吕涛. 激光与光电子学进展. 2017(05)
[7]激光诱导击穿光谱技术在环境监测中的应用综述[J]. 尹华亮,侯宗余,袁廷璧,王哲. 大气与环境光学学报. 2016(05)
[8]小波包分析和BP神经网络在滚动轴承故障模式识别中的应用[J]. 黄良沛,吴超威,王靖. 电子测量技术. 2016(04)
[9]LIBS结合ANN对不同类型土壤中的Cu的定量检测[J]. 孟德硕,赵南京,马明俊,谷艳红,余洋,方丽,王园园,贾尧,刘文清,刘建国. 光电子·激光. 2015(10)
[10]样品形态对激光诱导土壤等离子体特性的影响分析[J]. 郭锐,张雷. 河北大学学报(自然科学版). 2015(03)
硕士论文
[1]钢水成分LIBS在线分析技术研究[D]. 赵月华.华北理工大学 2018
[2]基于多元回归的LIBS钢液成分定量分析[D]. 王鹏.华北理工大学 2016
[3]固态和熔融碳钢中多元素LIBS测量实验研究[D]. 于云偲.中国科学技术大学 2015
本文编号：3438776
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