[发明专利]基于基线校正和谱峰识别提升激光诱导击穿光谱技术定性检测能力的方法

说明书

本发明涉及原子发射光谱学的物质组份分析技术领域，具体描述的是一种基于基线校正和谱峰识别提升激光诱导击穿光谱技术定性检测能力的方法，所述的方法包括改进分段Hermite三次插值基线校正算法自适应实现LIBS基线校正；以及，在基线校正的基础上，利用谱峰分型拟合的谱峰识别算法修正畸变的LIBS特征峰，准确识别特征峰峰位。本发明提供的方法能有效去除光谱数据中，由系统、环境等因素引起的LIBS光谱基线漂移；解决了传统谱峰识别方法中LIBS谱峰波形形态难以识别的困难，根据光谱峰型进行不同方式的修正拟合，提高了谱峰识别的准确率；本发明可自动完成以上分析与修正，更适合大量实验样本的信息提取，为LIBS定性和定量的在线检测提供一种有价值的参考。

技术领域

本发明涉及原子发射光谱学的物质组份分析技术领域，具体涉及的是一种基于基线校正和谱峰识别提升激光诱导击穿光谱技术定性检测能力的方法。

背景技术

激光诱导击穿光谱LIBS(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)技术是一种常用的物质组份分析方法，激光器发出激光，聚焦到被测样品表面，激光与被测样品互作用产生的激光等离子体通过收集系统，耦合至光纤并传输至光谱仪，光谱仪显示LIBS光谱信号图，并将数据送至计算机进行处理。

近年来在生产制造业的激烈竞争下，为提升产业信息化和自动化水平，对工业生产过程的控制和产品质量保障等提出的迫切需求，驱动了检测技术向高水平、高标准、高精度发展。LIBS相对于其他光谱检测技术，能够在复杂的生产过程中对元素含量进行定性、定量检测，具有操作简便、分析时间短、无须对样品进行复杂化学处理的优点，并可实现实时、无损及远程检测。

等离子体被激发的早期，光谱受韧致辐射和检测环境的影响产生连续背景信号，使LIBS光谱出现基线漂移，影响光谱强度的判断。另外，LIBS谱线具有很窄的洛伦兹型展宽，光谱数据易受噪声、谱线重叠及连续背景的影响，导致光谱特征峰谱峰漂移、峰型失真变形，影响检测结果的准确性和稳定性，限制了其实际应用。针对LIBS光谱信号基线漂移、谱峰漂移及特征峰峰型变形等问题，利用基线校正算法自适应去除基线漂移对特征峰的影响，在此基础上根据谱峰波形形态自动修正畸变的特征峰，能够有效提高谱线归属识别的准确性，对提高LIBS检测的准确性、稳定性及在线监测能力具有重要的参考价值。

发明内容

本发明的目的在于提高LIBS检测的准确性和稳定性，提供一种基于基线校正和谱峰识别提升激光诱导击穿光谱技术定性检测能力的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于基线校正和谱峰识别提高激光诱导击穿光谱技术定性检测能力的方法，所述的方法包括：

通过改进分段Hermite三次插值基线校正算法进行基线校正；

以及，在基线校正的基础上，利用谱峰分型拟合识别算法修正LIBS特征峰的峰型畸变。

在进一步的技术方案中，通过改进分段Hermite三次插值基线校正算法进行基线校正的具体过程为：

首先，提取原始光谱信号的极小值信号，为保证基线信号的光滑性，对所得的极小值信号再次提取极小值点，得到极小值点集S；

其次，将S分为每四个信号点一组，为保证每个数据点之间都能插值，并且保证插值拟合得到的基线信号的连续性，各组之间共用首尾数据点。根据LIBS光谱信号点不等间距特性，对每组信号进行三次插值。

以其中一组信号y＝f(x_i)为例，定义插值条件，

起点处一阶导数：

终点处一阶导数：

中间点一阶导数用均差代替：

再次，求每组的基线信号H(x)。