[发明专利]一种考虑激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析方法

说明书

本发明涉及一种考虑激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析方法，该方法将每个煤样的多幅原始光谱平均分为多组后，在组内求平均，得到每个煤样对应多幅平均光谱，然后用这些平均光谱基于多变量分析方法建立煤质定量分析模型，对煤质指标进行分析，该方法可以有效表征LIBS数据的不确定性，同一煤样的LIBS数据即使在一定范围内波动，该方法依然能够准确计算对应的煤质指标值，从而避免整体平均导致的数据波动过度消除，消除对煤质定量分析的影响，提高煤质分析的准确性。

技术领域

本发明涉及煤质检测分析领域，具体涉及一种基于激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)是一种典型的原子发射光谱技术，它将一束脉冲激光聚集在样品表面激发并产生等离子体，然后通过高分辨率光谱仪采集等离子体冷却过程发射的光辐射信号来分析样品的成分，其具有操作简单、无需样品预处理和多元素同步分析的优点。LIBS分析煤质过程是利用LIBS检测系统采集不同煤样的等离子体光谱，通常为了降低样品不均匀性、激光能量波动等因素对测量的影响，对每个样品采集多幅光谱，然后对多幅光谱整体求平均得到代表该煤样的一幅光谱，接着用每个煤样对应一幅光谱建立煤质定量分析模型。

目前，在LIBS分析煤质过程中，为了降低样品不均匀性、激光能量波动等因素对测量的影响，通常将多幅光谱平均为一幅光谱以建立定量分析模型。但是，这种方法对消除这些因素的影响效果有限，且无法消除光谱数据的不确定性，特别是对于煤这种物理化学特性复杂的物质，即使是同一煤样不同位置测量得到的平均光谱也有较大的差异，所以用多幅光谱整体求平均得到的平均光谱并不能合理表征煤样的真实情况，基于每个煤样对应一组平均光谱建立的煤质分析模型也不具备识别这种不确定性的能力，当从同一煤样采集的光谱数据在一定范围内波动时，模型分析煤质也会出现偏差，从而严重影响煤质分析的准确性。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种考虑激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析方法，该方法将每个煤样的多幅原始光谱平均分为多组后，在组内求平均，得到每个煤样对应多幅平均光谱，然后用这些平均光谱基于多变量分析方法建立煤质定量分析模型，对煤质指标进行分析，该方法建立的定量分析模型对数据的不确定性具有一定的容忍度，同一煤样的LIBS数据即使在一定范围内波动，该方法依然能够准确计算对应的煤质指标值，从而降低人为平均导致的数据波动过度消除对煤质定量分析的影响，提高煤质分析的准确性。

基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

一种考虑激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析方法，包括如下步骤：

步骤S1、选用多个燃煤样品，通过激光诱导击穿光谱技术采集所述燃煤样品的LIBS光谱数据，其中每个燃煤样品采集多个LIBS数据；

步骤S2、将每个所述燃煤样品的多个LIBS数据分为多组，每组均包含多个LIBS数据，并对每组内的LIBS数据求平均得到一个平均光谱数据；

步骤S3、对所述平均光谱数据进行预处理，以消除光谱数据随机噪声对后续多变量分析的影响，每个燃煤样品获得多组预处理后的光谱数据；

步骤S4、基于每个燃煤样品的多组预处理后的光谱数据，采用多变量分析法对所述燃煤样品的煤质指标进行分析。

优选的，所述步骤S1中采集的所述多个LIBS数据的数量至少为所述步骤S2中分组数量的10倍。

优选的，所述步骤S2中每组包含的LIBS数据的数量相同。

优选的，所述预处理至少包括内标法或通道总强度归一化法。

优选的，所述内标法是指用C 247.87nm特征谱线作内标线对所述平均光谱进行预处理。

一种考虑激光诱导击穿光谱不确定性的煤质分析模型，其包括：