基于DP-LIBS的快速检测定量分析方法研究
发布时间：2023-01-09 11:33
发展农作物、农产品以及农业生产资料的元素高效快速分析技术,能够为精准农业提供重要技术支撑,对于农业发展具有重要意义。激光诱导击穿光谱法（LIBS）允许同时对几种元素进行定量和定性分析,并具有以下优点:快速检测,样品准备简便和环境友好等。本研究基于共线双脉冲激光诱导击穿光谱检测平台,以复合肥中氮、磷和钾养分为研究对象,探索系统参数、定量分析算法对多元素同时检测的影响;研究了平台系统参数和建模方法对多个元素同时检测的影响,以及单个元素检测的准确性和多个元素检测效率之间的关系;以水稻植株中重金属元素为研究对象,建立重金属元素的定量分析模型,主要研究如下:（1）LIBS检测系统研究:研究LIBS在复合肥中氮、磷、钾养分的系统参数优化方法和定量模型的建立。为实现对三种元素同时进行检测的目的,探究单双脉冲、激光能量、波长、脉冲时间间隔及激发时序对光谱信号影响,根据光谱信号强度与激光能量的关系,选择40 mJ能量作为实验参数。设计单双脉冲实验,根据谱线强度优化双脉冲激光系统的时间间隔,探究不同波长的单脉冲、双波长激发时序对于定量模型的影响。结果发现,N、P、K多元素分析中532nm激光先激发条件下采...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 常用传统检测技术
1.3 激光诱导击穿光谱技术优势
1.4 双脉冲激光诱导击穿光谱介绍
1.5 LIBS技术在复合肥氮/磷/钾检测领域的研究进展
1.6 LIBS技术在植物领域重金属检测领域的研究进展
1.7 LIBS技术在微量元素检测领域的主要问题
1.8 本文研究背景与内容
第2章 实现方法
2.1 引言
2.2 LIBS技术理论基础
2.2.1 基本原理
2.2.2 等离子体机理及LIBS基本假设
2.3 激光参数对谱线信号的影响
2.4 仪器系统
2.5 LIBS数据处理方法
2.5.1 LIBS数据预处理方法
2.5.2 特征谱线的选择、提取
2.5.3 定量分析
2.6 模型评价指标
2.7 数据分析软件
第3章 复合肥氮磷钾元素分析
3.1 引言
3.2 样品制备
3.3 复合肥氮磷钾元素含量LIBS定量分析与建模
3.3.1 光谱数据采集
3.3.2 氮磷钾特征谱线的确定
3.4 复合肥LIBS参数优化研究
3.4.1 激光脉冲能量对谱线信号的影响
3.4.2 单双脉冲激光对谱线信号的影响
3.4.3 激光波长对谱线信号的影响
3.4.4 激光脉冲时间间隔与激发时序对谱线信号的影响
3.5 复合肥氮磷钾元素含量LIBS定量分析与建模
3.5.1 偏最小二乘建模分析
3.6 本章小结
第4章 水稻不同组织重金属元素分析
4.1 引言
4.2 样品制备
4.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cu含量LIBS定量分析与建模
4.3.1 光谱数据采集
4.3.2 重金属Cu特征谱线的确定
4.3.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cu含量LIBS定量分析与建模
4.4 水稻植株茎/叶/籽粒中Cd含量LIBS定量分析与建模
4.4.1 光谱数据采集
4.4.2 重金属Cd特征谱线的确定
4.4.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cd含量LIBS定量分析与建模
4.5 水稻植株茎/叶/籽粒中Pb含量LIBS定量分析与建模
4.5.1 光谱数据采集
4.5.2 重金属Pb特征谱线的确定
4.5.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Pb含量LIBS定量分析与建模
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 前景展望
参考文献
附录
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶液中Ba元素的水下单脉冲与正交双脉冲LIBS的比较研究[J]. 李文平,周卫东. 中国激光. 2019(09)
[2]LIBS光谱技术鉴别原料药或辅料中的金属元素[J]. 吴越,曹玲,王玉,宋雪洁,Jack Zhou,胡凯,靳桂民,徐昕怡,洪小栩. 药物分析杂志. 2019(03)
[3]复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱定量分析[J]. 李江涛,鲁翠萍,沙文. 激光技术. 2019(05)
[4]Quantitative analysis of steel and iron by laser-induced breakdown spectroscopy using GA-KELM[J]. 梅亚光,程树森,郝中骐,郭连波,李祥友,曾晓雁,葛军亮. Plasma Science and Technology. 2019(03)
[5]正态曲线剔除法提高LIBS快速测量煤炭灰分精确度[J]. 陈小玄,卢志民,姚顺春,莫爵徽,赵静波,陆继东. 中国电机工程学报. 2019(04)
[6]正交再加热双脉冲激光诱导黄连等离子体的光谱特性[J]. 王金梅,郑慧娟,郑培超,谭癸宁. 中国激光. 2018(07)
[7]基于激光诱导击穿光谱技术的岩性识别方法研究[J]. 贾军伟,付洪波,王华东,倪志波,董凤忠. 量子电子学报. 2018(03)
[8]应用LIBS技术检测食盐中的镉[J]. 陈亮,游利兵,罗贤锋,尹广玥,方晓东. 激光技术. 2019(01)
[9]复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱多元非线性定量分析[J]. 廖素引,吴先良,李桂华,卫敏,张梅. 光谱学与光谱分析. 2018(01)
[10]中国粮食重金属污染现状及防控对策[J]. 张风海. 食品安全导刊. 2017(24)
博士论文
[1]基于激光诱导击穿光谱技术的水稻铬含量快速检测方法研究[D]. 彭继宇.浙江大学 2018
[2]基于激光诱导击穿光谱技术的复合肥成分实验测量与分析研究[D]. 沙文.安徽大学 2018
[3]新形势下我国粮食安全保障研究[D]. 王禹.中国农业科学院 2016
硕士论文
[1]激光诱导击穿光谱数据综合预处理研究[D]. 张书华.西南科技大学 2019
[2]四季小白菜中重金属镉铅的双光束激光诱导击穿光谱检测研究[D]. 杨晖.江西农业大学 2018
[3]基于激光诱导击穿光谱技术的烟草重金属检测研究[D]. 宋坤林.浙江大学 2017
本文编号：3729112
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究意义
1.2 常用传统检测技术
1.3 激光诱导击穿光谱技术优势
1.4 双脉冲激光诱导击穿光谱介绍
1.5 LIBS技术在复合肥氮/磷/钾检测领域的研究进展
1.6 LIBS技术在植物领域重金属检测领域的研究进展
1.7 LIBS技术在微量元素检测领域的主要问题
1.8 本文研究背景与内容
第2章 实现方法
2.1 引言
2.2 LIBS技术理论基础
2.2.1 基本原理
2.2.2 等离子体机理及LIBS基本假设
2.3 激光参数对谱线信号的影响
2.4 仪器系统
2.5 LIBS数据处理方法
2.5.1 LIBS数据预处理方法
2.5.2 特征谱线的选择、提取
2.5.3 定量分析
2.6 模型评价指标
2.7 数据分析软件
第3章 复合肥氮磷钾元素分析
3.1 引言
3.2 样品制备
3.3 复合肥氮磷钾元素含量LIBS定量分析与建模
3.3.1 光谱数据采集
3.3.2 氮磷钾特征谱线的确定
3.4 复合肥LIBS参数优化研究
3.4.1 激光脉冲能量对谱线信号的影响
3.4.2 单双脉冲激光对谱线信号的影响
3.4.3 激光波长对谱线信号的影响
3.4.4 激光脉冲时间间隔与激发时序对谱线信号的影响
3.5 复合肥氮磷钾元素含量LIBS定量分析与建模
3.5.1 偏最小二乘建模分析
3.6 本章小结
第4章 水稻不同组织重金属元素分析
4.1 引言
4.2 样品制备
4.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cu含量LIBS定量分析与建模
4.3.1 光谱数据采集
4.3.2 重金属Cu特征谱线的确定
4.3.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cu含量LIBS定量分析与建模
4.4 水稻植株茎/叶/籽粒中Cd含量LIBS定量分析与建模
4.4.1 光谱数据采集
4.4.2 重金属Cd特征谱线的确定
4.4.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Cd含量LIBS定量分析与建模
4.5 水稻植株茎/叶/籽粒中Pb含量LIBS定量分析与建模
4.5.1 光谱数据采集
4.5.2 重金属Pb特征谱线的确定
4.5.3 水稻植株茎/叶/籽粒中Pb含量LIBS定量分析与建模
4.6 本章小结
第5章 总结与展望
5.1 本文工作总结
5.2 前景展望
参考文献
附录
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]溶液中Ba元素的水下单脉冲与正交双脉冲LIBS的比较研究[J]. 李文平,周卫东. 中国激光. 2019(09)
[2]LIBS光谱技术鉴别原料药或辅料中的金属元素[J]. 吴越,曹玲,王玉,宋雪洁,Jack Zhou,胡凯,靳桂民,徐昕怡,洪小栩. 药物分析杂志. 2019(03)
[3]复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱定量分析[J]. 李江涛,鲁翠萍,沙文. 激光技术. 2019(05)
[4]Quantitative analysis of steel and iron by laser-induced breakdown spectroscopy using GA-KELM[J]. 梅亚光,程树森,郝中骐,郭连波,李祥友,曾晓雁,葛军亮. Plasma Science and Technology. 2019(03)
[5]正态曲线剔除法提高LIBS快速测量煤炭灰分精确度[J]. 陈小玄,卢志民,姚顺春,莫爵徽,赵静波,陆继东. 中国电机工程学报. 2019(04)
[6]正交再加热双脉冲激光诱导黄连等离子体的光谱特性[J]. 王金梅,郑慧娟,郑培超,谭癸宁. 中国激光. 2018(07)
[7]基于激光诱导击穿光谱技术的岩性识别方法研究[J]. 贾军伟,付洪波,王华东,倪志波,董凤忠. 量子电子学报. 2018(03)
[8]应用LIBS技术检测食盐中的镉[J]. 陈亮,游利兵,罗贤锋,尹广玥,方晓东. 激光技术. 2019(01)
[9]复合肥中磷元素的激光诱导击穿光谱多元非线性定量分析[J]. 廖素引,吴先良,李桂华,卫敏,张梅. 光谱学与光谱分析. 2018(01)
[10]中国粮食重金属污染现状及防控对策[J]. 张风海. 食品安全导刊. 2017(24)
博士论文
[1]基于激光诱导击穿光谱技术的水稻铬含量快速检测方法研究[D]. 彭继宇.浙江大学 2018
[2]基于激光诱导击穿光谱技术的复合肥成分实验测量与分析研究[D]. 沙文.安徽大学 2018
[3]新形势下我国粮食安全保障研究[D]. 王禹.中国农业科学院 2016
硕士论文
[1]激光诱导击穿光谱数据综合预处理研究[D]. 张书华.西南科技大学 2019
[2]四季小白菜中重金属镉铅的双光束激光诱导击穿光谱检测研究[D]. 杨晖.江西农业大学 2018
[3]基于激光诱导击穿光谱技术的烟草重金属检测研究[D]. 宋坤林.浙江大学 2017
本文编号：3729112
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