激光誘導擊穿光譜數據處理方法研究.pdf

1、激光誘導擊穿光譜(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)射光譜原理進行樣品中元素成分分析的先進光譜技術，該技術不需要對樣品進行預處理，具有可在線分析多種狀態(tài)樣品、快速分析及實現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)學等各種民用和軍事應用領域具有廣泛地應用。近年來，LIBS技術研究的工作重點主要集中在實驗基礎理論、

2、實驗裝置參數優(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一步提高。目前其他比較成熟的光譜技術已經證實，光譜數據的處理技術是提高光譜分析精度的有效手段之一。采用適當的光譜信號預處理方案，一方面可以有助于提升硬件系統(tǒng)的技術指標，降低系統(tǒng)的復雜度及成本;另一方面，還可以解決一些通過硬件優(yōu)化無法解決的技術問題，擴展實驗系統(tǒng)在不同環(huán)境下的適用性。因此，光譜數據的處理技術已經成為LIBS技術的一個重要發(fā)展方向。

3、>　　本文面向LIBS技術中的光譜數據的處理技術開展了深入的理論和實驗研究，重點關注的是光譜降噪、光譜圖像基線校正、物質分類識別幾方面。完成的主要工作如下:
　　首先構建實驗平臺，獲得大量樣品的光譜數據。
　　然后，基于小波變換算法和分段光譜特征值提取等多種數據處理方法，分別針對光譜噪聲及分段基線差異等嚴重影響激光誘導擊穿光譜(LIBS)信號質量這兩項主要影響因素，開展光譜信號預處理研究?；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行LIBS譜線信號降噪的最佳算法參數，達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據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上，使用基于誤差反向傳播的人工神經網絡方法，利用已經過預處理的數據，實現了純銅和不銹鋼等物質種類的有效識別。
　　最終得出，綜合利用多數據處理方法