[發明專利]基于插值法的激光誘導擊穿光譜連續背景校正方法

有效

• 申請號: 201611249381.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106770192B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 朱啟兵;檀兵;黃敏;郭亞
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本發明提供一種基于插值法的激光誘導擊穿光譜連續背景校正方法，包括：S1，采集帶有連續背景干擾的激光誘導擊穿光譜，獲取光譜強度值的所有極小值點，將極小值點按照波長從小到大排序；S2，定義一個窗口函數；S3，將窗口函數內N個極小值點按照光譜強度值從小到大排序，選取前面的M個極小值點并保存；將窗口函數由光譜數據的第一個極小值點開始滑動，每滑動一次做一次排序與選取處理；遍歷所有極小值點后，將選取的點作為新的極小值點集；S4，對新的極小值點進行插值計算，插值結果用來估計連續背景；S5，依據估計的連續背景計算出信背比，將信背比最大時估計的連續背景作為最終的連續背景估計值。本發明可提高光譜分析的性能。

技術領域

本發明涉及對樣品組成及含量分析等光譜技術領域，具體的說，是一種基于插值法的激光誘導擊穿光譜連續背景校正方法。

背景技術

激光誘導擊穿光譜技術(LIBS)是一種光譜分析技術，在對樣品組成及含量分析領域具有廣泛的應用。LIBS技術是利用激光照射被測物體表面產生等離子體來獲取物質成分(定性分析)和濃度(定量分析)的分析技術。

LIBS相比于傳統的光譜分析方法，具有實時、快速、無損或微損檢測等特點。

LIBS技術分析的是原子或離子的發射光譜，而在高溫等離子體條件下將會存在由分子、基團及環境影響形成的連續背景光譜，這些背景光譜的存在將嚴重干擾對光譜信息的提取。連續背景對于LIBS中定性尤其是定量分析等都具有一定的影響。基于以上，連續背景的校正是后續工作的前提和基礎。

在LIBS分析中，對于連續背景的校正方法通常有洛倫茲擬合法，多項式擬合法和相鄰點均值法，洛倫茲擬合是將譜峰看作洛倫茲線型，背景看作一個常數，對原始光譜數據進行最小二乘擬合，得到背景值。多項式擬合首先是找出光譜數據中極小值點，通過設定的相鄰極小值點之間的變化率閾值，排除不需要的點。然后將保留下來的極小值點進行分段多項式擬合，擬合結果用來估計連續背景值。相鄰點求均值首先也是找出光譜數據的極小值點，然后光譜中每個波段的相鄰的若干個極小值的均值作為連續背景的估計值。

洛倫茲擬合法只能針對某個譜峰進行背景的估計，不能方便的應用到整個光譜波段。多項式擬合法和相鄰點均值法在對連續背景估計時，可能會存在背景高估現象，降低了信背比。

發明內容

本發明為了克服在LIBS連續背景校正方法中現有的應用范圍局限，可能存在的背景高估等現象，本發明目的在于提供一種基于插值法的激光誘導擊穿光譜連續背景校正方法，具有快速檢測與校正，實現過程簡單，背景估計較充分等特點。本發明采用的技術方案是：

一種基于插值法的激光誘導擊穿光譜連續背景校正方法，包括以下步驟：

步驟S1，采集帶有連續背景干擾的激光誘導擊穿光譜，獲取光譜強度值的所有極小值點，將極小值點按照波長從小到大排序；

步驟S2，定義一個窗口函數，窗口函數定義如下：

其中rect(j,N)是一個函數值為1，邊界為l,k的矩形函數；j表示極小值點位置；l和k分別表示窗口函數內起始和終止極小值點位置，N表示窗口函數內極小值點個數；

在定義好窗口函數后，接下來就可以選取在較大程度上符合連續背景特征的極小值點；

步驟S3，將窗口函數內N個極小值點按照光譜強度值從小到大排序，選取前面的M個極小值點并保存，M≤N，此為一次排序與選取處理；

將窗口函數由光譜數據的第一個極小值點開始滑動，每滑動一次做一次排序與選取處理；遍歷所有極小值點后，將選取的點作為新的極小值點集；為保存數據的完整性，將光譜數據的起始點加入新的極小值點集中；