[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于煙煤碳含量測(cè)量的光譜標(biāo)準(zhǔn)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310560353.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103604781A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王哲;李雄威;李政;倪維斗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/63
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/63
• 代理公司: 北京鴻元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)的煙煤碳含量測(cè)量的數(shù)據(jù)處理方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)LIBS）由于具有快速、無(wú)需樣品預(yù)處理和多元素同時(shí)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在煤質(zhì)在線檢測(cè)上具有很大的應(yīng)用潛力。但是，該技術(shù)目前對(duì)煤這類(lèi)的復(fù)雜樣品的測(cè)量精度和準(zhǔn)確性較差，限制了該技術(shù)在煤質(zhì)在線檢測(cè)上的工業(yè)化應(yīng)用。為了提高LIBS的測(cè)量精度，一些研究者提出了基于激光誘導(dǎo)等離子體發(fā)射光譜標(biāo)準(zhǔn)化的元素測(cè)量方法（申請(qǐng)?zhí)枺?01110218408.2專(zhuān)利文獻(xiàn)）和簡(jiǎn)化的激光誘導(dǎo)等離子體光譜標(biāo)準(zhǔn)化的元素測(cè)量方法（申請(qǐng)?zhí)枺?01110218162.9專(zhuān)利文獻(xiàn)）等方法。這些方法利用待測(cè)元素濃度與待測(cè)元素譜線強(qiáng)度、以及表征燒蝕質(zhì)量、等離子體溫度和電子密度的波動(dòng)量之間關(guān)系，補(bǔ)償了燒蝕質(zhì)量、等離子體溫度和電子密度的波動(dòng)對(duì)測(cè)量的影響，使得測(cè)量精度和準(zhǔn)確性有明顯提升。然而，將上述方法直接應(yīng)用于煙煤碳含量計(jì)算時(shí)，難以準(zhǔn)確建立光譜標(biāo)準(zhǔn)化方程，主要問(wèn)題在于：煤的組分和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，具有明顯的基體效應(yīng)，降低了待測(cè)元素濃度和光譜標(biāo)準(zhǔn)化強(qiáng)度之間的線性度；在測(cè)量光譜區(qū)間內(nèi)，一般只有兩條可用的碳原子譜線強(qiáng)度，采用兩條碳原子譜線強(qiáng)度之和表征碳元素的總粒子數(shù)不夠準(zhǔn)確。因而需要建立適用于煙煤碳含量測(cè)量的光譜標(biāo)準(zhǔn)化方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前的激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)對(duì)于煙煤碳含量測(cè)量精度低和準(zhǔn)確性差的缺點(diǎn)，提供一種用于煙煤碳含量測(cè)量的光譜標(biāo)準(zhǔn)化方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用于煙煤含碳量測(cè)量的光譜標(biāo)準(zhǔn)化方法，其特征在于該方法包括如下步驟：

1）對(duì)于一組碳含量不同的煙煤定標(biāo)樣品中的一個(gè)樣品，利用激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量系統(tǒng)對(duì)樣品表面的不同位置進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)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(duì)每個(gè)位置測(cè)量得到的光譜，計(jì)算碳原子譜線強(qiáng)度I_C和碳分子譜線強(qiáng)度I_C2；計(jì)算激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)量系統(tǒng)的各測(cè)量通道的所有光譜強(qiáng)度之和I_Ti，其中i表示第i個(gè)測(cè)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(jì)算其中I₁和I₂分別表示兩條原子譜線強(qiáng)度，或分別表示兩條離子譜線強(qiáng)度；利用洛倫茲線型擬合計(jì)算Ha656.27nm譜線的半高寬Δλ_stark；

3）對(duì)于這組煙煤定標(biāo)樣品中的其余樣品，每個(gè)樣品重復(fù)步驟1）和2），然后求取這組煙煤定標(biāo)樣品的不同位置測(cè)量得到的的平均值作為標(biāo)準(zhǔn)值求取這組煙煤定標(biāo)樣品的不同位置測(cè)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(biāo)準(zhǔn)值(Δλ_stark)₀；

4）以碳含量C為目標(biāo)，以碳原子譜線強(qiáng)度I_C和碳分子譜線強(qiáng)度I_C2為變量，進(jìn)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(shù)；

由回歸系數(shù)計(jì)算碳分子譜線強(qiáng)度I_C2補(bǔ)償后的碳原子譜線強(qiáng)度：

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

5）建立補(bǔ)償后的碳原子譜線強(qiáng)度的光譜標(biāo)準(zhǔn)化方程：