[發(fā)明專利]基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811013880.0
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN109001186A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 何勇;劉小丹;劉飛;申婷婷;王唯;趙懿瀅
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/71
• 分類號: G01N21/71
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，包括步驟：

1)制得N個梯度的含錳土壤樣本，并制成壓片樣品，樣本中錳元素濃度記為Y；

2)采用雙脈沖激光采集含錳土壤樣本的LIBS光譜數(shù)據(jù)記為X；

3)根據(jù)LIBS光譜數(shù)據(jù)X數(shù)據(jù)曲線，結(jié)合波長與元素一一對應的關(guān)系，找出錳元素對應的波長；

4)對LIBS光譜數(shù)據(jù)X進行預處理，預處理后的數(shù)據(jù)為X1，在X1中提取出與步驟3)中錳元素波長對應的光譜數(shù)據(jù)X2；采用X-Y共生矩陣法將所得光譜數(shù)據(jù)(X2,Y)按2:1的比例劃分為建模集和預測集；

5)分別以建模集中的X2作為輸入，Y為輸出；建立土壤樣本中錳元素濃度與對應LIBS譜線強度的多元線性回歸分析模型：

Y＝0.0001X₁+0.0003X₂+0.1329

其中，Y為樣本中錳元素的實際含量，X₁、X₂分別為與錳元素對應的279.48nm、404.14nm的信號強度；

將預測集中的X2帶入建立的定量分析模型，得到樣本中錳元素的預測濃度。

2.如權(quán)利要求1所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟1)中，采用不同土壤等重量混合制備所述含錳土壤樣本，土壤中錳元素濃度分別為：0.53mg·g^-1、0.88mg·g^-1、0.71mg·g^-1、0.63mg·g^-1、0.56mg·g^-1、0.96mg·g^-1。

3.如權(quán)利要求2所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟1)中，將含錳土壤樣本制成等規(guī)格的方形壓片樣品，每片質(zhì)量為0.5g，每個梯度制備3個壓片樣本。

4.如權(quán)利要求1所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟2)中，對激光誘導擊穿光譜儀的參數(shù)進行優(yōu)化，得到的最優(yōu)參數(shù)為：第一束激光能量為25mJ；第二束激光能量為75mJ；激光波長為532nm；延時時間為6us；積分時間為10us，脈沖間隔為1.2us。

5.如權(quán)利要求1所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟4)中，采用小波變換方法進行降噪處理，小波奇函數(shù)為db4，層數(shù)設為3。

6.如權(quán)利要求1所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟4)中，采用X-Y共生矩陣法對樣本進行劃分時，將所有的含錳土壤樣本都看作建模集候選樣本，然后采用迭代的方法選擇歐氏距離最遠的兩個向量對進入建模集，直到選出所要求的樣本數(shù)目；其距離公式如下：

其中，d_xy(m,n)為歐式距離，d_x(m,n)為光譜距離，d_y(m,n)為理化性質(zhì)特征距離。

7.如權(quán)利要求1所述的基于共線雙脈沖激光誘導擊穿光譜的土壤錳元素的快速檢測方法，其特征在于，在步驟5)中，根據(jù)美國NIST原子光譜數(shù)據(jù)庫和試驗系統(tǒng)標定的特征波長，用于建立模型的錳元素的主要特征譜線為：Mn I 279.48nm、Mn I 404.14nm。