本文關鍵詞：基于LIBS的鋼液金屬元素定量分析方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光誘導擊穿光譜技術(Laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)是一種經(jīng)典的利用等離子體特征光譜進行定量分析的技術。該技術擁有不需要樣本制樣、原位檢測、多元素同時檢測、實時遠程非接觸測量、元素檢測范圍廣、檢測時間短的優(yōu)勢。其在鋼鐵冶煉方面的應用前景十分廣闊。現(xiàn)階段,對于該技術在鋼鐵冶煉領域的研究,主要集中在分析算法方向。首先敘述LIBS技術的原理,描述等離子體的從生成到湮滅整個過程中等離子體特征譜線的特性,分析影響等離子體譜線的各個因素。在此基礎上,搭建一套貼近工業(yè)生產(chǎn)的實驗平臺。平臺把光譜采集設備深入到鋼液中,避免了空氣環(huán)境對實驗的干擾。平臺上安裝有焦距調(diào)節(jié)裝置,改善了激光焦點距離對實驗數(shù)據(jù)的影響。在平臺上安裝電磁屏蔽設備,減少復雜工業(yè)環(huán)境對實驗設備的影響。對平臺收集的特征譜線進行篩選后,去除實驗數(shù)據(jù)的背景噪聲,并且用平滑的辦法進行濾波。用小波變換法進行自動尋峰,對測量元素進行定性分析。通過對基于LIBS的偏最小二乘(PLS)鋼液分析方法原理的解析,列舉了PLS的優(yōu)點和不足之處。由分析可知,PLS分析方法比傳統(tǒng)的分析方法更具有優(yōu)勢。對于PLS的不足,采用逐步回歸和加權平均的辦法進行了改進。通過對采集的Mn、Cr數(shù)據(jù)的分析,對比了偏最小二乘算法和基于逐步回歸的加權平均偏最小二乘算法(WPLS)在測量上的精確度。兩者的擬合曲線的線性相關性系數(shù)分別為0.991、0.946和0.994、0.978,預測相對誤差分別為6.231%、7.611%和5.510%、6.512%。結果表明,改進之后的WPLS算法測量精度更高。
【關鍵詞】：LIBS 鋼液 定量分析
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF701.3;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 鋼液成分檢測技術10-12
• 1.1.1 基于鋼液采樣的檢測技術10-11
• 1.1.2 不需制樣的檢測技術11-12
• 1.2 激光誘導擊穿光譜技術簡介12-16
• 1.2.1 LIBS技術原理12-13
• 1.2.2 LIBS技術的現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 LIBS技術在鋼液分析方面的研究和應用16
• 1.3 研究內(nèi)容安排16-18
• 第2章 激光誘導擊穿光譜技術原理分析18-25
• 2.1 激光誘導下等離子體的生成過程18-19
• 2.2 等離子體的輻射過程19-20
• 2.3 等離子體的譜線強度20-22
• 2.4 激光誘導等離子體特征光譜影響因素22-24
• 2.5 本章小結24-25
• 第3章 基于LIBS的鋼液金屬元素分析平臺的搭建25-36
• 3.1 平臺的設計思路25-26
• 3.1.1 平臺所要達到的效果25-26
• 3.2 平臺的結構26-29
• 3.2.1 平臺整體結構26-27
• 3.2.2 內(nèi)窺鏡前部細節(jié)27-28
• 3.2.3 平臺的光路設計28
• 3.2.4 保護裝置28-29
• 3.3 平臺各部分簡介29-33
• 3.3.1 激光器29-31
• 3.3.2 傳輸光纖31
• 3.3.3 分光裝置31-32
• 3.3.4 中頻爐32-33
• 3.4 平臺運行33-34
• 3.4.1 工作原理33
• 3.4.2 運行過程33-34
• 3.5 本章小結34-36
• 第4章 特征譜線數(shù)據(jù)預處理方法36-45
• 4.1 數(shù)據(jù)篩選36
• 4.2 去除背景36-38
• 4.3 光譜數(shù)據(jù)平滑濾波38-42
• 4.3.1 滑動平均濾波38
• 4.3.2 S-G濾波38
• 4.3.3 傅立葉變換濾波38-39
• 4.3.4 小波變換濾波39
• 4.3.5 濾波方法選擇39-42
• 4.4 基于小波變換的尋峰方法42-43
• 4.4.1 原理簡述42-43
• 4.4.2 尋峰步驟43
• 4.5 譜線與元素對應43-44
• 4.6 本章小結44-45
• 第5章 鋼液金屬元素分析方法研究45-59
• 5.1 傳統(tǒng)基于LIBS的鋼液分析方法45-48
• 5.1.1 自由定標法45-46
• 5.1.2 外標法46-47
• 5.1.3 內(nèi)標法47-48
• 5.1.4 傳統(tǒng)方法的優(yōu)缺點48
• 5.2 偏最小二乘分析法48-50
• 5.2.1 偏最小二乘算法48-49
• 5.2.2 加權平均偏最小二乘算法49-50
• 5.3 基于逐步回歸的加權平均偏最小二乘分析法50-54
• 5.3.1 用逐步回歸進行變量篩選51-53
• 5.3.2 基于逐步回歸的加權平均偏最小二乘算法步驟53-54
• 5.4 實驗樣品54-55
• 5.5 實驗結果與對比分析55-58
• 5.5.1 偏最小二乘（ PLS ）分析法55-56
• 5.5.2 基于逐步回歸的加權平均偏最小二乘（WPLS ）分析法56-58
• 5.6 本章小結58-59
• 結論59-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 導師簡介65-66
• 作者簡介66-67
• 學位論文數(shù)據(jù)集67

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1 趙小俠;羅文峰;張相武;李院院;楊森林;;基于LIBS技術的黃銅等離子體特征參量的研究[J];激光技術;2013年01期

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1 王展;柏軻;高小超;;文物成分定性分析新技術——激光誘導擊穿光譜(LIBS)[A];中國文物保護技術協(xié)會第七次學術年會論文集[C];2012年

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本文編號：306505