钢水成分LIBS在线分析技术研究
发布时间：2021-07-04 13:25
钢铁行业是我国国民经济发展的一个主要行业,其承担的重要角色就会要求生产过程满足高标准。在生产过程中成分检测是一项关键技术,而传统的钢水成分检测方法已经难以满足当前对钢产品高标准的要求。因此,本课题将激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy,简称LIBS）应用到钢水成分检测领域,采用LIBS技术对于钢水成分检测结果可以带来显著改善。LIBS是一项新型的利用原子或等离子体发射光谱原理实现成分检测的光谱分析技术,具有破坏性小、多元素实时在线检测、快速安全等特点。LIBS技术具有很大潜力,可以被广泛应用于许多领域。本文基于LIBS技术完成钢水成分在线检测技术研究,旨在提高LIBS技术在该领域的实用性。本课题主要完成以下工作:研究激光诱导击穿光谱技术的原理、发展现状以及应用领域,分析钢水LIBS技术检测过程的影响因素以获取合适的实验条件或参数。选取合适的实验装置,设计并搭建完整的钢水成分LIBS实验平台,了解整个检测过程的流程。并在此基础上,优化实验平台;设计测试靶点自动定位系统。为减小检测过程中烧蚀孔的影响并且避免仅靠人工操作的现状,本文利用L...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
射线荧光光谱分析过程
、特点、发展现状和方向的分析来加深对钢水 LIBS 的理论认知 基本原理 是一种激光烧蚀光谱分析技术，其原理是利用高能量的激光使待生跃迁，处于高能级时电子处于不稳定状态会返回至低能级，在光谱，采集发射出的光谱信号可以对钢水元素进行分析，由波长，光谱强度则可以反映元素的含量。LIBS 技术的检测原理可以通过图 3 表示。钢水成分 LIBS 检测系器、光谱仪、光纤探头、透镜等部分组成。激光器用于产生高能后激光经过聚焦透镜汇聚到待测样品表面，这样测试靶点处的温离子体产生；等离子体产生的过程中会发射出相对应的光谱信号谱信息之后，最终数据信息经光谱仪、光纤传输至计算机，这样这些信息来分析待测样品成分种类以及含量。
信息进行定量分析，综合考虑，最终选用径向基 RBF 神经网络来完成钢水定量分析，并且利用梯度下降法调整所有的网络参数，从而允许我们可以更优化分析数据分析模型，以提高精确度获得较为理想的实验结果，为钢水线分析检测提供可靠的理论分析。.4 课题主要内容4.1 总体思路在实验室条件下搭建实验平台，研究激光与钢水的作用原理，分析光谱从湮灭过程中的影响因素，从而选取最佳的实验参数，来得到准确有效的实验。将 LabVIEW 以及 MATLAB 编程融入到钢水 LIBS 技术中完成测试靶点自位系统和数据分析系统，最终实现钢水 LIBS 在线检测分析。如图 4 是本课技术路线框图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的Tripod机器人视觉处理和定位研究[J]. 邹杨,石红瑞. 机电工程. 2016(04)
[2]基于粒子群优化支持向量机的LIBS钢液Mn元素定量分析[J]. 杨友良,王鹏,马翠红. 激光与光电子学进展. 2015(07)
[3]主元分析降维联合广义判别分类的水质检测紫外-可见光谱数据处理方法[J]. 汤斌,魏彪,吴德操,冯鹏,赵敬晓,罗继阳,Vo Quang Sang,蒋上海. 激光杂志. 2014(10)
[4]基于离散傅立叶变换的支持向量机光谱定量分析法[J]. 王圣毫,李智,胡荣,宋福圣,王岩. 分析测试学报. 2014(06)
[5]控制系统的LabVIEW开发环境[J]. 李冬芳. 电子世界. 2014(11)
[6]串口通信在地铁中的应用分析与研究[J]. 陈丽雅. 科技风. 2013(13)
[7]粒子群和遗传算法优化支持向量机的破产预测[J]. 杨钟瑾. 计算机工程与应用. 2013(18)
[8]基于支持向量机回归的水体重金属激光诱导击穿光谱定量分析研究[J]. 王春龙,刘建国,赵南京,马明俊,王寅,胡丽,张大海,余洋,孟德硕,章炜,刘晶,张玉钧,刘文清. 光学学报. 2013(03)
[9]基于DLL技术和COM组件技术实现LabVIEW和MATLAB混合编程[J]. 宋广东,王昌,王金玉,路璐,魏玉宾. 计算机应用与软件. 2013(01)
[10]基于主成分分析和人工神经网络的激光诱导击穿光谱塑料分类识别方法研究[J]. 王茜蒨,黄志文,刘凯,李文江,阎吉祥. 光谱学与光谱分析. 2012(12)
硕士论文
[1]基于神经网络的机械故障诊断技术的研究[D]. 高芮.青岛科技大学 2016
[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]基于EEMD和SVM联合诊断的发动机故障分析[D]. 牛家骅.内蒙古工业大学 2015
[4]基于LIBS技术的钢水成分定量分析[D]. 李曼.华北理工大学 2015
[5]基于三维界面应力传感器的微电容阵列测量方法的研究与实现[D]. 冯翠萍.西安电子科技大学 2014
[6]基于神经网络的路段行程时间预测研究[D]. 来建波.云南大学 2011
本文编号：3264869
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
射线荧光光谱分析过程
、特点、发展现状和方向的分析来加深对钢水 LIBS 的理论认知 基本原理 是一种激光烧蚀光谱分析技术，其原理是利用高能量的激光使待生跃迁，处于高能级时电子处于不稳定状态会返回至低能级，在光谱，采集发射出的光谱信号可以对钢水元素进行分析，由波长，光谱强度则可以反映元素的含量。LIBS 技术的检测原理可以通过图 3 表示。钢水成分 LIBS 检测系器、光谱仪、光纤探头、透镜等部分组成。激光器用于产生高能后激光经过聚焦透镜汇聚到待测样品表面，这样测试靶点处的温离子体产生；等离子体产生的过程中会发射出相对应的光谱信号谱信息之后，最终数据信息经光谱仪、光纤传输至计算机，这样这些信息来分析待测样品成分种类以及含量。
信息进行定量分析，综合考虑，最终选用径向基 RBF 神经网络来完成钢水定量分析，并且利用梯度下降法调整所有的网络参数，从而允许我们可以更优化分析数据分析模型，以提高精确度获得较为理想的实验结果，为钢水线分析检测提供可靠的理论分析。.4 课题主要内容4.1 总体思路在实验室条件下搭建实验平台，研究激光与钢水的作用原理，分析光谱从湮灭过程中的影响因素，从而选取最佳的实验参数，来得到准确有效的实验。将 LabVIEW 以及 MATLAB 编程融入到钢水 LIBS 技术中完成测试靶点自位系统和数据分析系统，最终实现钢水 LIBS 在线检测分析。如图 4 是本课技术路线框图。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的Tripod机器人视觉处理和定位研究[J]. 邹杨,石红瑞. 机电工程. 2016(04)
[2]基于粒子群优化支持向量机的LIBS钢液Mn元素定量分析[J]. 杨友良,王鹏,马翠红. 激光与光电子学进展. 2015(07)
[3]主元分析降维联合广义判别分类的水质检测紫外-可见光谱数据处理方法[J]. 汤斌,魏彪,吴德操,冯鹏,赵敬晓,罗继阳,Vo Quang Sang,蒋上海. 激光杂志. 2014(10)
[4]基于离散傅立叶变换的支持向量机光谱定量分析法[J]. 王圣毫,李智,胡荣,宋福圣,王岩. 分析测试学报. 2014(06)
[5]控制系统的LabVIEW开发环境[J]. 李冬芳. 电子世界. 2014(11)
[6]串口通信在地铁中的应用分析与研究[J]. 陈丽雅. 科技风. 2013(13)
[7]粒子群和遗传算法优化支持向量机的破产预测[J]. 杨钟瑾. 计算机工程与应用. 2013(18)
[8]基于支持向量机回归的水体重金属激光诱导击穿光谱定量分析研究[J]. 王春龙,刘建国,赵南京,马明俊,王寅,胡丽,张大海,余洋,孟德硕,章炜,刘晶,张玉钧,刘文清. 光学学报. 2013(03)
[9]基于DLL技术和COM组件技术实现LabVIEW和MATLAB混合编程[J]. 宋广东,王昌,王金玉,路璐,魏玉宾. 计算机应用与软件. 2013(01)
[10]基于主成分分析和人工神经网络的激光诱导击穿光谱塑料分类识别方法研究[J]. 王茜蒨,黄志文,刘凯,李文江,阎吉祥. 光谱学与光谱分析. 2012(12)
硕士论文
[1]基于神经网络的机械故障诊断技术的研究[D]. 高芮.青岛科技大学 2016
[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]基于EEMD和SVM联合诊断的发动机故障分析[D]. 牛家骅.内蒙古工业大学 2015
[4]基于LIBS技术的钢水成分定量分析[D]. 李曼.华北理工大学 2015
[5]基于三维界面应力传感器的微电容阵列测量方法的研究与实现[D]. 冯翠萍.西安电子科技大学 2014
[6]基于神经网络的路段行程时间预测研究[D]. 来建波.云南大学 2011
本文编号：3264869
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