激光毁伤中的光谱检测与识别技术研究

发布时间：2020-11-17 12:34

　　 激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)具有非接触、实时在线、远距离以及对样本和环境要求低等特点,在军事、航天、石油、冶金、地质等众多领域都有着广泛的应用。本文采用激光诱导击穿光谱技术对远距离激光毁伤目标进行材料组成的快速准确的识别,从而有助于对目标毁伤情况进行精确的分析,以利于对目标毁伤效能评估提供支撑。本文主要研究了以下几个内容:1.研究了激光诱导击穿光谱理论,包括激光诱导等离子体的产生过程、辐射机制、等离子体模型和谱线展宽理论,为后续激光诱导击穿光谱数据处理工作提供了理论基础,包括通过研究辐射机制判断激光诱导击穿光谱中的有效信息,通过研究谱线展宽理论对光谱谱峰进行筛选等等。2.本文研究了激光诱导击穿光谱数据的处理算法,包括减小由环境和仪器带来光谱数据波动的预处理算法,比较了不同去噪方法对激光诱导击穿光谱数据的去噪性能,针对其中去噪效果最好的小波变换阈值去噪,改进了其阈值计算方法和阈值函数,使处理后的光谱数据信噪比提高了2到3dB,均方根误差降低了0.02左右。最后研究了如何从光谱数据中提取出有效的线状谱。3.研究比较了不同光谱数据分类方法,包括传统的光谱匹配算法,基于多元线性回归拟合的主成分回归法、软独立建模分析和偏最小二乘判别,以及机器学习领域的支持向量机分类。针对支持向量机分类准确率高但耗时的特点,本文提出了分段加权谱峰强度的光谱向量构造方法,该方法可以在保证识别准确率的前提下将单幅激光诱导击穿光谱数据的识别耗时降低一个数量级,并且可以通过调节参数平衡识别准确率和耗时的关系。4.最后基于本文的研究内容利用C++语言开发出了一套激光诱导击穿光谱数据分析识别软件系统,该系统可以在windows环境下稳定流畅的运行,验证了本文中的研究内容和提出的方法具有有效可行性,该软件系统可以应用于“实时激光毁伤效能评估系统研究”项目之中,并且满足项目对靶材识别准确率和高实时性的要求。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：TN249;TP311.52
【部分图文】：

等离子体的产生及演化进程

等离子体的熔坑等离子体

等离子体
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本文编号：2887503