[發明專利]一種激光誘導擊穿光譜篩選方法

有效

• 申請號: 201810596883.5
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN110579466B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 呂程序;張俊寧;王輝;苑嚴偉;李亞碩;祁雁楠
• 申請（專利權）人: 中國農業機械化科學研究院
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71;G06F17/16;G06F17/18
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;尚群

一種激光誘導擊穿光譜篩選方法，基于歐式距離篩選激光誘導擊穿光譜，以剔除采集的被測物的不穩定光譜，篩選出所述被測物的代表性光譜，包括：采集被測物激光誘導擊穿光譜，每個所述被測物連續采集多條光譜并記錄光譜矩陣；設定距離篩選閾值T％，以保留所述光譜矩陣中歐式距離小的T％的光譜；依據光譜歐式距離篩選光譜，根據所述光譜矩陣的歐式距離矩陣，刪除所述光譜矩陣中歐式距離最大值的兩條光譜，并更新所述光譜矩陣；循環篩選直到更新的所述光譜矩陣中光譜數量達到所述距離篩選閾值；以及求更新的所述光譜矩陣的平均光譜，并將所述平均光譜作為所述被測物的代表性光譜。本發明有效提高了被測物激光誘導擊穿光譜的穩定性及模型的精度。

技術領域

本發明涉及一種激光誘導擊穿光譜的篩選方法，特別是一種基于歐式距離的激光誘導擊穿光譜篩選方法。

背景技術

激光誘導擊穿光譜(Laser induced breakdown spectroscopy，LIBS)是一種原子發射光譜技術，其利用脈沖激光激發物體表面，產生瞬態等離子體，進而發射出帶有樣本元素特征的譜線，用光譜儀采集其波長和強度信號，可進行定性和定量分析。因其具有樣本損耗少、遠距離原位測量、全組分同步分析、靈敏度高、檢測限低等優點，LIBS被廣泛用于礦石、金屬、農產品的元素測量研究。

理想狀態下，激光誘導擊穿光譜定量檢測基于三個科學假設：化學計量的燒蝕、局部熱力學平衡和忽略自吸收效應，可簡化地認為譜線強度與被測物質元素濃度呈線性關系。然而實際應用中，當被測物質特性復雜，加之受基體效應、自吸收、蒸發參數、激發溫度、統計權重、躍遷幾率、激發電位等諸多因素影響，采集同一被測物的激光誘導擊穿光譜尚不穩定，進而會對定量分析精度產生一定的影響。實際建模分析中，常采集同一被測物的多條光譜，取平均后作為該樣本的代表性光譜進行分析，該方法降低光譜隨機誤差的同時，也保留了每條的噪音。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中被測物代表性激光誘導擊穿光譜的篩選問題，提供一種基于歐式距離的激光誘導擊穿光譜篩選方法，以提高被測物激光誘導擊穿光譜的穩定性及模型的精度。

為了實現上述目的，本發明提供了一種激光誘導擊穿光譜篩選方法，其中，基于歐式距離篩選激光誘導擊穿光譜，以剔除采集的被測物的不穩定光譜，篩選出所述被測物的代表性光譜，包括如下步驟：

S100、采集被測物激光誘導擊穿光譜，每個所述被測物連續采集多條光譜并記錄光譜矩陣，所述光譜矩陣記為M(W_m，S_n)，其中M為光譜矩陣，W_m為m個波長變量，S_n為n次采集的光譜，所述光譜矩陣中包含m個波長和n條光譜；

S200、設定距離篩選閾值T％，以保留所述光譜矩陣中歐式距離小的T％的光譜，保留光譜數量t為t＝n×T％；

S300、依據光譜歐式距離篩選光譜，根據所述光譜矩陣的歐式距離矩陣D，刪除所述光譜矩陣中歐式距離最大值的兩條光譜，并更新所述光譜矩陣；

S400、循環篩選至閾值要求，重復步驟S300，直到更新的所述光譜矩陣中光譜數量達到所述距離篩選閾值；以及

S500、求平均光譜，求更新的所述光譜矩陣M(W_m，S_t)的平均光譜并將所述平均光譜作為所述被測物的代表性光譜，其中，S_t為更新的所述光譜矩陣的t條光譜，W為t條光譜的平均波長。

上述的激光誘導擊穿光譜篩選方法，其中，所述步驟S300進一步包括：

計算所述光譜矩陣的歐式距離矩陣D；

尋找所述歐式距離矩陣D中的最大值d_max，所述最大值d_max為光譜m(W，S_x)和m(W，S_y)的歐式距離；