[发明专利]一种智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统

权利要求书

1.一种智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，其特征在于，所述智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统包括依次连接的操作参数数据单元、等离子体信号激发单元、光谱信号接收单元、光谱信号质量评估单元以及操作参数调节单元，其中：

所述操作参数数据单元，用于接收操作参数调节单元输出的操作参数数据，并将操作参数数据发送给等离子体信号激发单元与光谱信号接收单元，其中所述操作参数包括延迟时间、积分时间和激光能量；

所述等离子体信号激发单元，用于根据操作参数数据发射激光，并通过聚焦光路到达待测样品表面；

所述光谱信号接收单元，用于根据操作参数数据接收待测样品表面电离产生的光谱信号；

所述光谱信号质量评估单元，用于根据所述光谱信号计算信噪比；

所述操作参数调节单元，用于接收信噪比，并通过寻优算法获取最大信噪比对应的操作参数，并将所述操作参数发送给操作参数数据单元。

2.根据权利要求1所述的智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，其特征在于，所述等离子体信号激发单元包括激光发射器、激光反射镜和第一聚焦透镜，其中：

所述激光器，用于根据接收的操作参数发射高功率脉冲激光；

所述激光反射镜，用于对所述高功率脉冲激光进行反射；

所述聚焦透镜，用于将所述激光反射镜反射的反射光垂直聚焦到待测样品表面。

3.根据权利要求2所述的智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，其特征在于，所述光谱信号接收单元包括光信号探测器、光谱仪和第二聚焦透镜，其中：

所述光信号探测器，用于以45°方向侧向收集待测样品表面发生电离后经第二聚焦透镜聚焦的光谱信号；

所述光谱仪，用于对所述光谱信号进行分光，并将分光后的光谱信号发送给光谱信号质量评估单元。

4.根据权利要求1或3所述的智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，其特征在于，所述光谱信号质量评估单元包括ADC模块和信噪比计算模块，其中：

所述ADC模块，用于对所述光谱信号进行模数转换；

所述信噪比计算模块包括依次连接的底噪信号获取模块、特征谱线强度计算模块、特征谱线宽度计算模块、噪声均方根值计算模块和信噪比计算模块，其中：

所述底噪信号获取模块，用于在未获取光谱信号前，采集由暗电流和散射光产生的底噪信号；

所述特征谱线强度计算模块，用于根据模数转换后的光谱信号计算特征谱线强度，且具体计算公式为：

其中，I为待测元素特征谱线的积分强度值，a和b分别为所述特征谱线中心波长相邻的两个波谷位置的波长点，Y′_j为去除底噪后的信号强度，且Y′_j＝Y_j-ε，ε为底噪信号，Y_j为波长j处光谱强度值；

所述特征谱线宽度计算模块，用于计算特征谱线宽度，且具体计算公式为：

w＝λ_N-λ₁，

其中，w为待测元素特征谱线宽度即当前待测元素特征谱线从第1个波长点到第N个波长点横跨的波长范围，λ₁和λ_N分别为待测元素特征谱线的第1个波长点和第N个波长点的波长值；

所述噪声均方根值计算模块，用于计算噪声均方根值，且具体计算公式为：

其中，σ为待测元素特征谱线总噪声，rms(σ)为待测元素特征谱线的噪声均方根值，σ_i为第i个波长位置信号强度，i∈[1,a]∪[b,N]；

所述信噪比计算模块，用于计算信噪比，且具体计算公式为：