[发明专利]一种基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法

权利要求书

1.一种基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，包括：

S1，从样品集中选取样品，对所述样品中多个不同采样点处的激光诱导击穿光谱进行采集以及预处理，得到第一光谱；

S2，对所述第一光谱进行多次不同幅度的抖动偏移，得到相应的多个抖动光谱并形成为抖动光谱阵列，抖动光谱为：

其中，为第s个样品的第i个抖动光谱中第j个特征谱峰强度，为第s个样品的第一光谱中第j个特征谱峰强度，为第s个样品的第i个抖动光谱的抖动系数，i＝1，2，…，n，n为第s个样品的抖动光谱的总个数，j＝1，2，…，m，m为第s个样品的第一光谱中特征谱的总个数，Δk为的最大偏移量；

S3，对所述样品集中各样品的抖动光谱阵列进行合并，得到定标光谱矩阵；多次调整n和Δk的取值，并在每次调整后再次执行所述S1-S3，得到多个定量分析模型，计算各所述定量分析模型得到的成分含量分析与实际成分含量分析之间的误差，并将最小误差对应的定量分析模型作为最终模型，最终模型用于对待测样品进行成分含量分析。

2.如权利要求1所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S3中还包括：对所述定标光谱矩阵进行标准化处理，得到标准化光谱矩阵：

其中，为所述标准化光谱矩阵中的第j列；X_j为所述定标光谱矩阵中的第j列，包括各样品的抖动光谱和第一光谱中的第j个特征谱峰强度；mean_j为X_j中各元素的平均值，std_j为X_j中各元素的标准差；

所述S3中利用所述标准化光谱矩阵训练所述定量分析模型。

3.如权利要求1所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S3之后还包括：

对所述待测样品中多个不同采样点处的激光诱导击穿光谱进行采集以及预处理，得到所述待测样品的第一光谱；

将所述待测样品的第一光谱输入训练后的定量分析模型，得到所述待测样品中包含的成分以及各成分的含量。

4.如权利要求1所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述定量分析模型为支持向量机模型或神经网络模型。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S1中预处理操作包括：对采集得到的多个激光诱导击穿光谱依次进行光谱降维、异常光谱剔除和光谱平均处理。

6.如权利要求5所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S1中光谱降维处理包括：分别从各所述激光诱导击穿光谱中提取特征谱线，所述特征谱线的波长在预设范围内，且所述特征谱线的谱峰强度与光谱噪声平均强度的比值高于预设阈值。

7.如权利要求5所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S1中异常光谱剔除处理包括：判断各所述激光诱导击穿光谱中是否存在谱峰强度低于下限阈值或高于上限阈值的特征谱线，若存在，剔除所述激光诱导击穿光谱，所述下限阈值和上限阈值分别为：

L_lower＝Q₁-1.5IQR

L_upper＝Q₃+1.5IQR

IQR＝Q₃-Q₁

其中，L_lower为所述下限阈值，L_upper为所述上限阈值，Q₁为第一四分位数，Q₃为第三四分位数，IQR为四分位距，N为光谱降维后激光诱导击穿光谱的总数，分别为N个激光诱导击穿光谱在同一波长处按强度递增排序后的第0.25N、0.75N个谱峰强度。

8.如权利要求5所述的基于光谱抖动的激光诱导击穿光谱分析方法，其特征在于，所述S1中光谱平均处理包括：计算异常光谱剔除后得到的激光诱导击穿光谱在各特征谱线处的谱峰强度平均值，并按照波长顺序组合形成所述第一光谱。