[發明專利]一種用于煙煤碳含量測量的光譜標準化方法

有效

• 申請號: 201310560353.2
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103604781A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王哲;李雄威;李政;倪維斗
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種用于煙煤碳含量測量的光譜標準化方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1）首先對于一組碳含量不同的煙煤定標樣品中的一個樣品，利用激光誘導擊穿光譜測量系統對樣品表面的不同位置進行檢測，每個位置得到一幅包含碳原子譜線、碳分子譜線、Ha譜線，以及硅、鋁、鐵、鈣和鎂中至少一種元素的原子譜線和離子譜線的光譜；

2）對每個位置測量得到的光譜，計算碳原子譜線強度I_C和碳分子譜線強度I_C2；計算激光誘導擊穿光譜測量系統的各測量通道的所有光譜強度之和I_Ti，其中i表示第i個測量通道；選取硅、鋁、鐵、鈣和鎂元素中某一元素的兩條原子譜線或兩條離子譜線，計算其中I₁和I₂分別表示兩條原子譜線強度，或分別表示兩條離子譜線強度；利用洛倫茲線型擬合計算Ha656.27nm譜線的半高寬Δλ_stark；

3）對于這組煙煤定標樣品中的其余樣品，每個樣品重復步驟1）和2），然后求取這組煙煤定標樣品的不同位置測量得到的的平均值作為標準值求取這組煙煤定標樣品的不同位置測量得到的Ha譜線半高寬Δλ_stark的平均值作為Ha譜線半高寬的標準值(Δλ_stark)₀；

4）以碳含量C為目標，以碳原子譜線強度I_C和碳分子譜線強度I_C2為變量，進行多元線性回歸，得到回歸方程：

C=n₁I_C+n₂I_C2+n₃????????????????（1）

其中n₁,n₂,n₃為回歸系數；

由回歸系數計算碳分子譜線強度I_C2補償后的碳原子譜線強度：

I_ij=I_C+n₂I_C2/n₁??????????????????（2）

5）建立補償后的碳原子譜線強度的光譜標準化方程：

5.1)對每個煙煤定標樣品，計算由不同位置測量得到的補償后的碳原子譜線強度I_ij的平均值，作為碳原子光譜標準化強度I_ij(n_s0,T₀,n_e0)的初值；以I_ij(n_s0,T₀,n_e0)-I_ij為目標，以I_TiC、C、和(Δλ_stark-(Δλ_stark)₀)C為變量，進行多元線性回歸，得到光譜標準化方程：

Iij(ns0,T0,ne0)=Iij+Σi=1mb1iITiC+b2C+b3(ln(I2I1)-(ln(I2I1))0)C+b4(Δλstark-(Δλstark)0)C---(3)]]>

其中b_1i,b₂,b₃,b₄為回歸系數，m為激光誘導擊穿光譜測量系統的測量通道的數量；

5.2)由光譜標準化方程和每個定標樣品的不同位置測量得到的光譜，計算得到每個定標樣品的不同位置測量所對應的碳原子光譜標準化強度；對每個定標樣品，計算不同位置測量所對應的碳原子光譜標準化強度的平均值，作為碳原子光譜標準化強度I_ij(n_s0,T₀,n_e0)的新值；以I_ij(n_s0,T₀,n_e0)-I_ij為目標，以I_TiC、C、和(Δλ_stark-(Δλ_stark)₀)C為變量，進行多元線性回歸，得到光譜標準化方程的一組新的回歸系數；

5.3)不斷重復步驟5.2），直到所得到的定標樣品的碳原子光譜標準化強度和碳含量的定標曲線的擬合優度達到最大值，將最后得到的定標樣品的碳原子光譜標準化強度作為最終的定標樣品的碳原子光譜標準化強度；

6）建立定標方程：

根據碳含量和碳原子光譜標準化強度的線性關系式，

C=kI_ij(n_s0,T₀,n_e0)+b?????????????????????（4）

得到定標方程：

C=kIC+kn2IC2/n1+b1-k(Σi=1mb1iITi+b2+b3(ln(I2I1)-(ln(I2I1))0)+b4(Δλstark-(Δλstark)0))---(5)]]>

其中k和b為碳含量和碳原子光譜標準化強度線性擬合的系數；

7）待測煙煤樣品碳含量的預測：

對于待測煙煤樣品，按照步驟1）和2）所述方法進行檢測，利用定標方程（5）求得待測煙煤樣品的碳含量C。

2.根據權利要求1所述的一種用于煙煤碳含量測量的光譜標準化方法，其特征還在于：步驟2）中所述的光譜強度是指由激光誘導擊穿光譜測量系統測量得到的任一波長位置處的強度；步驟2）中所述的碳原子譜線強度是指碳原子譜線所在波長范圍內的所有光譜強度之和，或者是對碳原子譜線進行洛倫茲線型擬合而得到的譜線面積；步驟2）中所述的碳分子譜線強度是指碳分子譜線所在波長范圍內的所有光譜強度之和；步驟2）中所述的硅、鋁、鐵、鈣和鎂元素中某一元素的原子譜線強度或離子譜線強度是指該元素的原子或離子譜線所在波長范圍內的所有光譜強度之和，或者是對該元素的原子或離子譜線進行洛倫茲線型擬合而得到的譜線面積。