[發(fā)明專利]基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜對(duì)含能材料撞擊感度和摩擦感度快速定量預(yù)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110387136.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113340875B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉瑞斌;王憲雙;姚裕貴;束慶海;何雅格;李安;王俊峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/71
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/71;G06F17/16;G06F30/20
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜對(duì)含能材料撞擊感度和摩擦感度快速定量預(yù)測(cè)方法，其特征及所述方法包括以下步驟：

(1)選取t種已知撞擊感度或者摩擦感度的含能材料作為一組定標(biāo)樣品，將一種含能材料均勻涂抹在雙面膠的一面，雙面膠另一面粘貼在玻璃片上表面，將載樣玻璃片下表面置于激光誘導(dǎo)擊穿光譜測(cè)試系統(tǒng)的樣品臺(tái)上，在惰性氣體保護(hù)氣氛下，利用高能脈沖激光照射含能材料使其熔化、氣化，并收集等離子體發(fā)射光譜；其中，對(duì)t種含能材料分別進(jìn)行測(cè)試和等離子體發(fā)射光譜收集，每一種含能材料測(cè)試n次并收集n次等離子體發(fā)射光譜；

每一次收集的等離子體發(fā)射光譜有如下特征：

[I₁ I₂ I₃ … I_j]

其中，I表示光譜強(qiáng)度，下標(biāo)(1 2 3 … j)為CMOS像素陣列編號(hào)；

對(duì)一種含能材料進(jìn)行n次打點(diǎn)采集n次等離子體發(fā)射光譜后得到數(shù)據(jù)陣列：

其中，S_X表示定標(biāo)樣品X的光譜數(shù)據(jù)，I_nj即表示第n次采集時(shí)CMOS第j個(gè)像素點(diǎn)接受到的光信號(hào)強(qiáng)度；

(2)對(duì)所獲取的定標(biāo)樣品的等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行如下預(yù)處理：

2.1)對(duì)收集的等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行有效數(shù)據(jù)篩選：取出定標(biāo)樣品X的n次測(cè)量中第j個(gè)像素點(diǎn)的譜線強(qiáng)度，取跳躍度M進(jìn)行篩選；

2.2)對(duì)收集的等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行連續(xù)輻射背景去除：將每次收集的等離子體發(fā)射光譜分割成w個(gè)窗口光譜，對(duì)每一個(gè)窗口光譜中數(shù)據(jù)尋找最小值，并提取所有窗口最小值做三次樣條插值，三次樣條插值擬合曲線即為光譜的背景基線；

2.3)對(duì)等離子體發(fā)射光譜進(jìn)行歸一化處理：分別計(jì)算每個(gè)通道對(duì)應(yīng)的波段的積分強(qiáng)度，每一個(gè)通道內(nèi)等離子體發(fā)射光譜歸一化的最終數(shù)據(jù)等于該通道內(nèi)原始光譜強(qiáng)度和該通道對(duì)應(yīng)的波段積分強(qiáng)度的比值；

(3)利用預(yù)處理后的光譜矩陣Px作為自變量矩陣，對(duì)應(yīng)定標(biāo)SampleX的撞擊感度值或者摩擦感度值作為因變量矩陣Y_X：

其中，為定標(biāo)樣品對(duì)應(yīng)的撞擊感度值或者摩擦感度值，t為定標(biāo)樣品編號(hào)；

(4)隨機(jī)抽取3個(gè)樣本的光譜數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，2個(gè)樣本的光譜數(shù)據(jù)作為驗(yàn)證集，預(yù)測(cè)未知撞擊感度值或摩擦感度值的2個(gè)樣本；取出每一個(gè)樣本的每一次測(cè)量，對(duì)訓(xùn)練集、驗(yàn)證集以及測(cè)試集分別進(jìn)行數(shù)據(jù)主成分提取，訓(xùn)練集進(jìn)行數(shù)據(jù)主成分提取后再進(jìn)行偏最小二乘法線性回歸：

其中，為第p次抽取數(shù)據(jù)并提取訓(xùn)練集u個(gè)主成分后回歸計(jì)算出的撞擊感度或摩擦感度值，主成分是預(yù)處理后獲得的P_X中各譜線強(qiáng)度線性組合，為回歸系數(shù)，對(duì)于第t個(gè)樣品的撞擊感度值或者摩擦感度值可以從撞擊感度線性回歸模型式或者摩擦感度線性回歸模型式(1)中得出：

一共建立p個(gè)模型；為保證回歸模型的準(zhǔn)確性和魯棒性，每一次建模都記錄訓(xùn)練集模型線性度驗(yàn)證集均方根誤差RMSE，驗(yàn)證集線性度預(yù)測(cè)集均方根誤差RMSEP，預(yù)測(cè)集預(yù)測(cè)線性度為防止過(guò)擬合，在最終的回歸系數(shù)選取中遵循預(yù)測(cè)線性度最大化、RMSEP最小化，即滿足RMSEP小于所有抽取次數(shù)中預(yù)測(cè)集均方根誤差最小值的1.2倍，對(duì)于不滿足上述兩個(gè)條件的回歸系數(shù)做刪除處理，其余回歸系數(shù)做均值處理并作為最終回歸系數(shù)將待預(yù)測(cè)樣本預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)帶入模型計(jì)算其預(yù)測(cè)值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜對(duì)含能材料撞擊感度和摩擦感度快速定量預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟(1)中t≥4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜對(duì)含能材料撞擊感度和摩擦感度快速定量預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟(1)中雙面膠上含能材料的負(fù)載量為1.8mg/cm²～2.8mg/cm²。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜對(duì)含能材料撞擊感度和摩擦感度快速定量預(yù)測(cè)方法，其特征在于：步驟(1)中惰性氣體的流速為3L/min～5L/min。