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基于遗传算法和偏最小二乘法的土壤激光诱导击穿光谱定量分析研究 被引量：30
1
作者 邹孝恒 郝中骐 +6 位作者 易荣兴 郭连波 沈萌 李祥友 王泽敏 曾晓雁 陆永枫 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期181-186,共6页
在空气环境下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤成分进行检测,建立了基于遗传算法(GA)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型。将配制的58个土壤样品分为定标集、监控集和预测集,对11种组分Mn,Cr,Cu,Pb,Ba,Al2O3,Ca O,Fe2O3,Mg O,Na2O... 在空气环境下,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对土壤成分进行检测,建立了基于遗传算法(GA)和偏最小二乘法(PLS)的定量分析模型。将配制的58个土壤样品分为定标集、监控集和预测集,对11种组分Mn,Cr,Cu,Pb,Ba,Al2O3,Ca O,Fe2O3,Mg O,Na2O和K2O的含量分别进行预测。结果表明,GA作为一种谱线选择的预处理方法,可以有效减少用于PLS建模的光谱谱线的数目,从而简化模型。对于土壤中的大部分组成成分,GA-PLS模型能够显著改善传统PLS模型的预测能力。以Mn元素为例,浓度预测均方根误差(RMSEP)从0.0215%降低至0.0167%,平均百分比误差(MPE)从8.10%降低至5.20%。本研究为进一步提高土壤的LIBS定量分析准确度提供了方法参考。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 遗传算法 偏最小二乘法 土壤
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钢铁中钒、钛元素的激光诱导击穿光谱定量检测 被引量：8
2
作者 郭连波 张庸 +5 位作者 郝中骐 沈萌 李常茂 任昭 李祥友 曾晓雁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期217-220,共4页
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量钢铁中钒、钛元素的含量。选取VⅠ440.85nm和TiⅠ334.19nm作为定量分析谱线、基体元素谱线FeⅠ438.35nm作为内标谱线,分别建立了基本定标法和内定标法的钢铁样品中V和Ti含量的光谱分析定标曲线,并将... 采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量钢铁中钒、钛元素的含量。选取VⅠ440.85nm和TiⅠ334.19nm作为定量分析谱线、基体元素谱线FeⅠ438.35nm作为内标谱线,分别建立了基本定标法和内定标法的钢铁样品中V和Ti含量的光谱分析定标曲线,并将它们用于检验样品的定量分析。研究表明,V和Ti基本定标曲线的拟合相关系数R2分别为0.987 5和0.990 9,对检验样品中V和Ti元素的测定相对误差最大分别为11.1%和4.0%;而采用内定标法时,V和Ti的拟合相关系数R2分别达到0.995 2和0.992 1,对检测样品中V和Ti元素的测定相对误差均可降低到4.0%以下。结果证明,采用内定标的激光诱导击穿光谱分析方法更适于钢铁样品中钒、钛含量的测定。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 等离子体 钒和钛元素 定量检测
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支持向量机结合主成分分析辅助激光诱导击穿光谱技术识别鲜肉品种 被引量：18
3
作者 朱毅宁 杨平 +7 位作者 杨新艳 李嘉铭 郝中骐 李秋实 郭连波 李祥友 曾晓雁 陆永枫 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期336-341,共6页
为提高激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)对鲜肉品种的识别率,采用支持向量机结合主成分分析算法辅助LIBS技术对鲜肉品种进行识别。对鲜肉切片用载玻片压平,采用LIBS技术对鲜肉组织(猪肉、牛肉和鸡肉)... 为提高激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)对鲜肉品种的识别率,采用支持向量机结合主成分分析算法辅助LIBS技术对鲜肉品种进行识别。对鲜肉切片用载玻片压平,采用LIBS技术对鲜肉组织(猪肉、牛肉和鸡肉)表面进行光谱数据的采集,每种鲜肉采集150幅光谱并进行随机排列,取前75幅光谱作为训练集建立模型,后75幅作为测试集测试建模结果。研究选取K、Ca、Na、Mg、Al、H、O等元素的49条归一化谱线数据进行主成分分析,并用所得数据建立支持向量机分类模型。结果表明,通过主成分分析降维,输入变量从49个优化减少到18个,模型建模速度从88.91 s降至55.52 s,提高了支持向量机的建模效率;并使预测集的平均识别率提高到89.11%。本研究为激光诱导击穿光谱技术在鲜肉品种快速分类领域提供了方法和数据参考。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 支持向量机 主成分分析 组织分类
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塑料激光诱导击穿光谱技术快速分类应用研究 被引量：8
4
作者 孙倩倩 杜敏 +8 位作者 郭连波 郝中骐 易荣兴 李嘉铭 刘建国 沈萌 李祥友 曾晓雁 陆永枫 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期2205-2209,共5页
在大气环境中,采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合,对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化,在最佳的实验参数条件下进行光谱采集,采用6条非金属元素特征谱线,有效缩... 在大气环境中,采用激光诱导击穿光谱技术与支持向量机算法相结合,对来自不同厂家不同颜色的20种工业塑料进行分类研究。首先对分类结果有影响的实验参数进行优化,在最佳的实验参数条件下进行光谱采集,采用6条非金属元素特征谱线,有效缩短了训练支持向量机分类模型所需时间,从而提高了塑料的分类效率。实验结果表明,利用碳、氢、氧、氮等主量非金属元素对这些工业塑料样品进行分类,测试集1 000个光谱数据中有996个识别正确,算术平均识别精度达到99.6%。在选取较少的主量非金属特征谱线的情况下,结合采用支持向量机算法,可以实现激光诱导击穿光谱技术对更多类型的塑料制品快速、高精度分类,为激光诱导击穿光谱技术在实现塑料分类方面提供了数据参考。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱技术 非金属元素特征谱线 支持向量机 塑料分类
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激光诱导击穿光谱技术成分面扫描分析与应用 被引量：5
5
作者 陈启蒙 杜敏 +6 位作者 郝中骐 邹孝恒 李嘉铭 易荣兴 李祥友 陆永枫 曾晓雁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1473-1477,共5页
为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况,采用532nm Nd∶YAG脉冲激光,设计面扫描分析方法,结合自行开发的软件,首先对标准样品进行面扫描分析,建立定标曲线,说明元素含量与谱线强度的关系。然后对由标准样品压制的表面元素含量分布不... 为分析和检测铁矿石表面多成分的分布情况,采用532nm Nd∶YAG脉冲激光,设计面扫描分析方法,结合自行开发的软件,首先对标准样品进行面扫描分析,建立定标曲线,说明元素含量与谱线强度的关系。然后对由标准样品压制的表面元素含量分布不均匀的样品进行面扫描分析,生成二维分布图,并与样品表面形貌进行比较,验证了分析方法的正确性。最后以100μm的分辨率对天然铁矿石样品表面14mm×11mm范围内进行面扫描分析,得到其表面Ca,Al,Ti和Mn四种元素的分布情况,并将分析结果与铁矿石表面形貌相比较。结果表明,激光诱导击穿光谱技术作为一种成分分析方法,可以对不均匀样品的表面成分分布情况进行定性分析。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 铁矿石 面扫描分析 成分分析
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显微激光诱导击穿光谱技术对低合金钢中Mn的定量检测 被引量：3
6
作者 王旭朝 郝中骐 +3 位作者 郭连波 李祥友 曾晓雁 陆永枫 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期1254-1258,共5页
采用显微激光诱导击穿光谱技术对低合金钢标准样品进行定量分析,空间分辨率达到20μm,单脉冲检测极限(LoD)为0.10%。根据谱线强度和元素浓度的关系获得Mn元素的基本定标曲线,定标曲线的拟合度系数R^2为0.97,采用去一交互验证法预测了样... 采用显微激光诱导击穿光谱技术对低合金钢标准样品进行定量分析,空间分辨率达到20μm,单脉冲检测极限(LoD)为0.10%。根据谱线强度和元素浓度的关系获得Mn元素的基本定标曲线,定标曲线的拟合度系数R^2为0.97,采用去一交互验证法预测了样品中Mn元素的浓度,七个样品的平均预测误差为12.91%,去一交互验证均方根误差为0.11%。采用内标法时定标曲线的拟合度系数R^2为0.99,七个样品的平均预测误差为7.25%,去一交互验证均方根误差为0.07%。实验结果表明显微激光诱导击穿光谱技术能有效应用于物质微区元素的高精度定性、定量分析。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 显微光学 MN 定量分析
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激光诱导击穿光谱分析系统中微型同步时序发生器研制 被引量：3
7
作者 李秋实 李嘉铭 +7 位作者 杨平 杨新艳 郝中骐 沈萌 朱毅宁 郭连波 李祥友 曾晓雁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期595-599,共5页
在激光诱谱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)中,元素特征光谱信号强度和信噪比在不同采集延时下具有显著差异,直接影响定量分析的结果。LIBS分析系统通常采用通用型延时发生器来控制采集延时,然而其体积大、... 在激光诱谱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)中,元素特征光谱信号强度和信噪比在不同采集延时下具有显著差异,直接影响定量分析的结果。LIBS分析系统通常采用通用型延时发生器来控制采集延时,然而其体积大、功耗高、价格昂贵,不利于LIBS仪器的小型化和便携化。为此,采用单片微控制器芯片和简单外围电路设计实现了具有55ps可调延时精度的多通道微型同步时序发生器(简称LDG3.0),大幅度降低了同步时序发生器的体积、功耗和成本。对比LDG3.0与一种典型通用延时发生器DG535作为同步时序发生器的LIBS系统,以钒钛生铁中微量钒(V)元素定量检测为例进行两种同步时序发生器性能分析。结果表明,采用LDG3.0和DG535的LIBS系统建立的V元素定标曲线拟合系数R2均大于0.997,前者的平均相对标准偏差ARSD略小于后者,达到2.28%;前者检测极限LoD略低于后者,达到19.90μg·g-1。因此,自主设计的同步时序发生器LDG3.0与DG535在LIBS系统中的精度基本一致,完全满足LIBS系统的实际控制和集成应用需求,特别适合于体积与功耗受限的LIBS仪器。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 微型同步时序发生器 采集延时
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基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术研究进展 被引量：2
8
作者 王旭朝 郝中骐 +3 位作者 郭连波 李祥友 陆永枫 曾晓雁 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1159-1164,共6页
激光诱导击穿光谱技术是一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、多元素同时分析和样品预处理简单等特点,从一出现便受到研究人员的广泛关注,但分析灵敏度差一直是限制该技术发展的重要因素。基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术将... 激光诱导击穿光谱技术是一种新型的原子光谱分析技术,具有实时快速、多元素同时分析和样品预处理简单等特点,从一出现便受到研究人员的广泛关注,但分析灵敏度差一直是限制该技术发展的重要因素。基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术将原子荧光光谱技术和激光诱导击穿光谱技术结合,对目标元素进行选择性激发,可以大幅提高激光诱导击穿光谱技术的分析灵敏度,极大地拓展了LIBS技术在痕量元素检测领域的应用。本文综述了基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的研究进展,介绍了激光诱导等离子体中荧光光谱的产生过程以及基于共振激发的激光诱导击穿光谱技术的基本类型和基础原理,详细分析了烧蚀激光能量、共振激发激光能量和波长、烧蚀激光和共振激发激光之间的延时以及光谱采集门宽对光谱增强效果的影响,阐述了其在冶金、环境监测、同位素检测等领域的应用现状和存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 共振激发 原子荧光 进展
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支持向量机算法在激光诱导击穿光谱技术塑料识别中的应用研究 被引量：17
9
作者 于洋 郝中骐 +6 位作者 李常茂 郭连波 李阔湖 曾庆栋 李祥友 任昭 曾晓雁 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第21期282-288,共7页
基于支持向量机(support vector machines,SVM)算法采用激光诱导击穿光谱技术对11种塑料进行了识别.每种塑料各采集100个光谱,其中50个光谱作为训练集,用于建立支持向量机模型,剩下的50个光谱作为测试集,用于测试所建立支持向量机模型... 基于支持向量机(support vector machines,SVM)算法采用激光诱导击穿光谱技术对11种塑料进行了识别.每种塑料各采集100个光谱,其中50个光谱作为训练集,用于建立支持向量机模型,剩下的50个光谱作为测试集,用于测试所建立支持向量机模型的识别精度.结果表明测试集550个光谱中有543个光谱识别正确,算术平均识别精度达到了98.73%.其中有6个聚氨酯(PU)光谱被误判为有机玻璃(PMMA),原因主要是受空气中氮气的影响,使得有机玻璃和聚氨酯两种塑料在氮元素含量上的差异不能通过N I 746.87 nm,C-N(0,0)388.3 nm两条谱线的强度准确表征.本结果为LIBS技术塑料分类提供了方法和数据参考. 展开更多
关键词 支持向量机 激光诱导击穿光谱 塑料识别
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