[發(fā)明專利]激光誘導(dǎo)擊穿光譜的重疊峰分辨的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110328277.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN103076308A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于海斌;張博;孫蘭香;楊志家;辛勇;叢智博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01N21/63
• 分類號(hào): G01N21/63;G01J3/28
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及激光誘導(dǎo)擊穿光譜的數(shù)據(jù)預(yù)處理分析領(lǐng)域，具體是一種基于合理的譜峰數(shù)學(xué)模型，通過無約束最優(yōu)化算法計(jì)算得到重疊峰分辨之后的譜峰相關(guān)信息的方法。

背景技術(shù)

激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)是一種典型的原子發(fā)射光譜測(cè)量技術(shù)。它利用強(qiáng)激光束入射到樣品靶表面，樣品被擊穿產(chǎn)生激光等離子，通過對(duì)等離子體中的原子和離子譜線進(jìn)行分析而得到樣品中的元素種類和含量信息。光譜分析儀使得樣品的各個(gè)組分在光譜圖上的不同波長位置得以分離，但是由于硬件設(shè)備的有限分辨能力，導(dǎo)致若干數(shù)量的重疊譜峰并未充分展開，不利于后續(xù)的樣品量化分析。

為了解決激光誘導(dǎo)擊穿光譜的重疊峰分辨問題，人們通常利用譜圖形狀的幾何特征進(jìn)行劃分譜峰，如垂線法和切線法等。這樣的處理方法的分辨精度隨著譜峰重疊的情況而定。另一種方法是在譜峰重疊并且子峰的峰型較為對(duì)稱時(shí)，使用局部積分法獲得子峰的面積比，然后再根據(jù)這個(gè)面積比以及重疊峰總的積分面積求出各個(gè)子峰的面積。這種方法的局限性很強(qiáng)，不利于測(cè)量以及計(jì)算復(fù)雜的譜峰數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量及計(jì)算精度較差、效果不理想等不足，本發(fā)明的目的在于提出了一種基于合理的譜峰數(shù)學(xué)模型，通過無約束最優(yōu)化算法計(jì)算得到重疊峰分辨之后的譜峰相關(guān)信息的方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：基于譜峰數(shù)學(xué)模型，通過無約束最優(yōu)化算法計(jì)算重疊峰分辨之后的譜線相關(guān)信息，進(jìn)而分離重疊譜線，具體步驟如下：

步驟1)選擇待分析譜圖的局部區(qū)間段；

步驟2)確定符合實(shí)際光譜的譜峰數(shù)學(xué)模型P(x)和分辨后需要的譜峰數(shù)量N；

步驟3)初始化譜峰中心位置μ和半峰寬σ；

步驟4)通過最優(yōu)化算法計(jì)算得到重疊峰分辨后的譜峰中心位置μ和半峰寬σ的估計(jì)值；

步驟5)根據(jù)步驟2)確定的譜峰數(shù)學(xué)模型P(x)以及步驟4)得到的譜峰中心位置μ和半峰寬σ的估計(jì)值，計(jì)算得到重疊峰分辨后的歸一化譜峰強(qiáng)度A、譜峰面積M以及均方根誤差RMSE；

步驟6)重復(fù)步驟2)、3)、4)、5)，循環(huán)T次，每次循環(huán)得到所需要分析譜圖中重疊峰的各個(gè)譜峰中心位置μ、和半峰寬σ、譜峰強(qiáng)度A、譜峰面積M以及均方根誤差RMSE，取計(jì)算得到的均方根誤差RMSE最小值，完成重疊峰的分辨過程。

所述譜峰數(shù)學(xué)模型P(x)計(jì)算公式為：

G(x_i)＝A_iexp(-((x_i-μ_i)/(0.6006×σ_i))²)

L(xi)=Ai1+(xi-μiσi)2]]>

V(x_i)＝A_i[ηG(x_i)+(1-η)L(x_i)]，η∈(0，1)