水分含量对激光诱导击穿光谱煤质分析的影响

发布时间：2023-04-02 10:19

　　煤炭在我国的能源生产和消费结构中占据着主要地位,因此煤炭高效清洁利用是我国需要长期面对的问题。有效的煤质在线检测有助于实现煤炭的高效清洁利用,但是目前还没有能实现大规模商业化应用的煤质在线检测技术。激光诱导击穿光谱(LIBS)技术由于其固有的优点在煤质在线检测中展示了巨大的应用潜力。然而LIBS技术煤质分析的准确度和精度仍受到很多因素的影响而有待提高。其中水分含量是LIBS煤质分析中一个不可忽略的影响因素。因此本文就主要研究了水分含量对LIBS煤质分析的影响。本文对各种煤样分别制备了含水量不同的样品,研究了水分含量对激光诱导击穿光谱诱导产生的等离子体及其光谱信号的影响。同时,结合采集的等离子体图像和空间分辨光谱,进一步分析了水分含量对激光诱导击穿光谱诱导产生的等离子体及其光谱信号的影响机理。研究结果显示随着水分含量增加,大部分元素(包括H和O)的特征谱线强度下降,谱线的相对标准偏差增加。空间分辨光谱的结果显示H元素谱线强度最大值所在的高度比C和Al元素的要高。等离子体图像的结果显示对低水分含量的煤样,等离子体体积更大。基于上述实验结果,我们确定了水分对激光烧蚀过程的影响机理。由于水分本...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
主要符号对照表
第1章 引言
    1.1 课题背景
        1.1.1 煤炭清洁高效利用是我国需长期面对的问题
        1.1.2 有效的煤质在线检测有助于实现煤炭清洁高效利用
        1.1.3 目前主要煤质的在线检测方法均难以实现工业实践的需要
        1.1.4 LIBS技术在煤质在线测量上有巨大潜力
    1.2 文献综述
        1.2.1 LIBS技术在煤质分析领域的研究现状
        1.2.2 样品水分对LIBS技术煤质分析的影响的研究现状
    1.3 研究内容和安排
第2章 LIBS技术的基本理论知识
    2.1 LIBS技术的基本原理
        2.1.1 LIBS技术光谱的产生机理
        2.1.2 实验仪器
    2.2 LIBS技术的基本定量分析模型
        2.2.1 传统单变量定标模型
        2.2.2 内定标模型
        2.2.3 自由定标模型
    2.3 光谱化学计量模型
第3章 水分对LIBS测量的定性分析
    3.1 实验样品制备
        3.1.1 不同水分含量样品的制备
        3.1.2 煤饼的制备
        3.1.3 煤饼中水分含量的确定
    3.2 实验参数设置
    3.3 结果与讨论
        3.2.1 水分含量对谱线强度的影响
        3.2.2 水分含量对等离子体性质的影响
        3.2.3 水分含量对等离子体形态、时间和空间分辨光谱的影响
        3.2.4 水分对谱线的RSD、信背比和信噪比的影响
    3.4 水分对煤样和激光相互作用过程的影响机制
        3.4.1 固体样品和激光相互作用过程的基础理论
        3.4.2 水分对固体样品和激光相互作用过程的影响机理
    3.5 本章小结
第4章 水分对LIBS测量的定量分析
    4.1 归一化方法
        4.1.1 全谱归一化方法
        4.1.2 各通道归一化方法
        4.1.3 基于各通道归一化的PLS模型
    4.2 可接受的水分含量变化范围
        4.2.1 实验设置
        4.2.2 结果和讨论
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 进一步工作展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3779050