[发明专利]基于共线双脉冲激光诱导击穿光谱的土壤镁元素的快速检测方法

摘要

本发明公开了一种基于共线双脉冲激光诱导击穿光谱的土壤镁元素的快速检测方法，包括：将多种标准土壤及其两两等比混合的办法制备含有N个镁浓度的土壤样本；然后对双脉冲LIBS系统的仪器参数进行优化，并采集土壤压片样本的LIBS谱线；对光谱数据经过预处理后，选择Mg I 277.98nm、Mg I 280.22nm、Mg I 285.21nm、Mg I 518.36nm、Mg I 552.84nm处的信号作为输入值，样本中镁元素浓度作为输出值，建立土壤样本镁含量预测的多元回归分析模型，预测决定系数R²达到0.922。本发明实现了土壤中镁元素含量的快速检测，具有操作简单，成本低等特点；同时由于共线双脉冲的信号增强作用，本方法的检测精度较高，可以为开发便携式的土壤镁元素含量检测仪器提供参考。

主权项

1.一种基于共线双脉冲激光诱导击穿光谱的土壤镁元素的快速检测方法，其特征在于，包括步骤：1)制得N个梯度的含镁土壤样本，并制成压片样品，样本中镁元素浓度记为Y；2)采用双脉冲激光采集含镁土壤样本的LIBS光谱数据X；3)根据LIBS光谱数据X数据曲线，结合波长与元素一一对应的关系，找出镁元素对应的波长；4)对LIBS光谱数据X进行预处理，预处理后的数据为X1，在X1中提取出与步骤3)中镁元素波长对应的光谱数据X2；采用X‑Y共生矩阵法将所得光谱数据(X2,Y)按2:1的比例划分为建模集和预测集；5)分别以建模集中的X2作为输入，Y为输出，建立土壤样本中镁元素浓度与对应LIBS谱线强度的多元线性回归分析模型：Y＝‑0.0006X1‑0.0007X2+0.006X3‑0.0016X4+0.0034X5+2.8904其中，Y为样本中镁元素的实际含量，X1、X2、X3、X4、X5分别为与镁元素对应的277.98nm、280.22nm、285.21nm、518.36nm、552.84nm的信号强度；将预测集中的X2带入建立的定量分析模型，得到样本中镁元素的预测浓度。