激光誘導(dǎo)擊穿光譜數(shù)據(jù)處理方法研究.pdf

1、激光誘導(dǎo)擊穿光譜(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)，是一種基于原子發(fā)射光譜和激光等離子體發(fā)射光譜原理進(jìn)行樣品中元素成分分析的先進(jìn)光譜技術(shù)，該技術(shù)不需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，具有可在線分析多種狀態(tài)樣品、快速分析及實現(xiàn)多元素同時分析等優(yōu)勢，在太空探測、材料成分分析、環(huán)境污染檢測、文物鑒定、生物醫(yī)學(xué)等各種民用和軍事應(yīng)用領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用。近年來，LIBS技術(shù)研究的工作重點主要集中在實驗基礎(chǔ)理論、

2、實驗裝置參數(shù)優(yōu)化、不同樣品的影響特性以及分析精度等研究方面。然而，探測限及精度仍有待于進(jìn)一步提高。目前其他比較成熟的光譜技術(shù)已經(jīng)證實，光譜數(shù)據(jù)的處理技術(shù)是提高光譜分析精度的有效手段之一。采用適當(dāng)?shù)墓庾V信號預(yù)處理方案，一方面可以有助于提升硬件系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度及成本;另一方面，還可以解決一些通過硬件優(yōu)化無法解決的技術(shù)問題，擴(kuò)展實驗系統(tǒng)在不同環(huán)境下的適用性。因此，光譜數(shù)據(jù)的處理技術(shù)已經(jīng)成為LIBS技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。

3、>　　本文面向LIBS技術(shù)中的光譜數(shù)據(jù)的處理技術(shù)開展了深入的理論和實驗研究，重點關(guān)注的是光譜降噪、光譜圖像基線校正、物質(zhì)分類識別幾方面。完成的主要工作如下:
　　首先構(gòu)建實驗平臺，獲得大量樣品的光譜數(shù)據(jù)。
　　然后，基于小波變換算法和分段光譜特征值提取等多種數(shù)據(jù)處理方法，分別針對光譜噪聲及分段基線差異等嚴(yán)重影響激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)信號質(zhì)量這兩項主要影響因素，開展光譜信號預(yù)處理研究?；诒緦嶒炇襆IBS實驗裝置，通過實

4、驗驗證，得出以小波變換算法進(jìn)行LIBS譜線信號降噪的最佳算法參數(shù)，達(dá)到了噪聲消除的效果，并且譜峰位置不變，不影響分析精度。并且根據(jù)多通道光譜儀不同波段光譜背景差異，提出了一種簡單易行的多組數(shù)據(jù)中特征值點連接的方法，有效地提高了LIBS光譜信號的基線平直度。
　　最后在上述工作的基礎(chǔ)上，使用基于誤差反向傳播的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，利用已經(jīng)過預(yù)處理的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了純銅和不銹鋼等物質(zhì)種類的有效識別。
　　最終得出，綜合利用多數(shù)據(jù)處理方法