[發明專利]基于基線校正和譜峰識別提升激光誘導擊穿光譜技術定性檢測能力的方法

有效

• 申請號: 202110264298.7
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113008874B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 楊蕾;劉家銘;張雁輝;張姿;何鵬;紀峰;魏永清;陳晶晶;盧榮勝
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N21/73
• 分類號: G01N21/73
• 代理公司: 合肥中博知信知識產權代理有限公司 34142
• 代理人: 張加寬

本發明涉及原子發射光譜學的物質組份分析技術領域，具體描述的是一種基于基線校正和譜峰識別提升激光誘導擊穿光譜技術定性檢測能力的方法，所述的方法包括改進分段Hermite三次插值基線校正算法自適應實現LIBS基線校正；以及，在基線校正的基礎上，利用譜峰分型擬合的譜峰識別算法修正畸變的LIBS特征峰，準確識別特征峰峰位。本發明提供的方法能有效去除光譜數據中，由系統、環境等因素引起的LIBS光譜基線漂移；解決了傳統譜峰識別方法中LIBS譜峰波形形態難以識別的困難，根據光譜峰型進行不同方式的修正擬合，提高了譜峰識別的準確率；本發明可自動完成以上分析與修正，更適合大量實驗樣本的信息提取，為LIBS定性和定量的在線檢測提供一種有價值的參考。

技術領域

本發明涉及原子發射光譜學的物質組份分析技術領域，具體涉及的是一種基于基線校正和譜峰識別提升激光誘導擊穿光譜技術定性檢測能力的方法。

背景技術

激光誘導擊穿光譜LIBS(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)技術是一種常用的物質組份分析方法，激光器發出激光，聚焦到被測樣品表面，激光與被測樣品互作用產生的激光等離子體通過收集系統，耦合至光纖并傳輸至光譜儀，光譜儀顯示LIBS光譜信號圖，并將數據送至計算機進行處理。

近年來在生產制造業的激烈競爭下，為提升產業信息化和自動化水平，對工業生產過程的控制和產品質量保障等提出的迫切需求，驅動了檢測技術向高水平、高標準、高精度發展。LIBS相對于其他光譜檢測技術，能夠在復雜的生產過程中對元素含量進行定性、定量檢測，具有操作簡便、分析時間短、無須對樣品進行復雜化學處理的優點，并可實現實時、無損及遠程檢測。

等離子體被激發的早期，光譜受韌致輻射和檢測環境的影響產生連續背景信號，使LIBS光譜出現基線漂移，影響光譜強度的判斷。另外，LIBS譜線具有很窄的洛倫茲型展寬，光譜數據易受噪聲、譜線重疊及連續背景的影響，導致光譜特征峰譜峰漂移、峰型失真變形，影響檢測結果的準確性和穩定性，限制了其實際應用。針對LIBS光譜信號基線漂移、譜峰漂移及特征峰峰型變形等問題，利用基線校正算法自適應去除基線漂移對特征峰的影響，在此基礎上根據譜峰波形形態自動修正畸變的特征峰，能夠有效提高譜線歸屬識別的準確性，對提高LIBS檢測的準確性、穩定性及在線監測能力具有重要的參考價值。

發明內容

本發明的目的在于提高LIBS檢測的準確性和穩定性，提供一種基于基線校正和譜峰識別提升激光誘導擊穿光譜技術定性檢測能力的方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種基于基線校正和譜峰識別提高激光誘導擊穿光譜技術定性檢測能力的方法，所述的方法包括：

通過改進分段Hermite三次插值基線校正算法進行基線校正；

以及，在基線校正的基礎上，利用譜峰分型擬合識別算法修正LIBS特征峰的峰型畸變。

在進一步的技術方案中，通過改進分段Hermite三次插值基線校正算法進行基線校正的具體過程為：

首先，提取原始光譜信號的極小值信號，為保證基線信號的光滑性，對所得的極小值信號再次提取極小值點，得到極小值點集S；

其次，將S分為每四個信號點一組，為保證每個數據點之間都能插值，并且保證插值擬合得到的基線信號的連續性，各組之間共用首尾數據點。根據LIBS光譜信號點不等間距特性，對每組信號進行三次插值。

以其中一組信號y＝f(x_i)為例，定義插值條件，

起點處一階導數：

終點處一階導數：

中間點一階導數用均差代替：

再次，求每組的基線信號H(x)。