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沈陽自動化所在提高光譜測量長期穩(wěn)定性方面取得新進展

研發(fā)快訊 2024年07月17日 14:23:47來源:中國科學院沈陽自動化研究所 19915
摘要然而,在實際應用中,特別是在復雜的工業(yè)環(huán)境下,環(huán)境干擾導致的信號漂移問題成為制約LIBS技術廣泛應用的主要瓶頸。近日,中國科學院沈陽自動化研究所的LIBS研究團隊在這一領域取得了新進展。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】在光譜類科學儀器領域,長期穩(wěn)定性一直是衡量儀器性能的重要指標,對于實現(xiàn)高精度測量至關重要。LIBS技術(激光誘導擊穿光譜技術)以其檢測速度快、無需樣品預處理及實時原位檢測等優(yōu)勢,在光譜檢測領域展現(xiàn)出巨大潛力。然而,在實際應用中,特別是在復雜的工業(yè)環(huán)境下,環(huán)境干擾導致的信號漂移問題成為制約LIBS技術廣泛應用的主要瓶頸。近日,中國科學院沈陽自動化研究所的LIBS研究團隊在這一領域取得了新進展。
 
ID-PLS方法示意圖
 
  針對這一難題,LIBS團隊經過深入研究,提出了ID-PLS方法。首先,科研人員基于定量模型得到強度比理想值,進而引入了強度比漂移值(即檢測值與理想值之間的偏差),實現(xiàn)了光譜在長時間檢測過程中波動情況的精準表征。其次,科研人員利用機器學習中的偏最小二乘算法(即PLS算法),學習漂移值與光譜內在規(guī)律之間的關系,將光譜檢測值校準到理想值附近,確保其校準效果的下限不低于傳統(tǒng)的平均內標法,從而顯著提升了光譜測量的長期穩(wěn)定性。實驗結果顯示,采用ID-PLS方法后,有效提升了LIBS測量的長期穩(wěn)定性。
 
  為了進一步驗證ID-PLS方法的有效性,研究團隊將其應用于自主研發(fā)的LIBS鋼水成分傳感器上,并在不同低合金鋼樣品上進行了測試。測試結果表明,與傳統(tǒng)的漂移校正方法相比,ID-PLS方法在C、Si、Mo、Ni、Cu和Mn等多種元素的綜合校準性能上表現(xiàn)更加優(yōu)異,為提升光譜傳感器的長期穩(wěn)定性提供了一種切實可行的解決方案。
 
  該研究成果以Combination of Internal Standard and Dominant Factor PLS for Improving Long-term Stability of LIBS Measurements為題,在光譜學領域1區(qū)期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry上以封面論文形式發(fā)表。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃項目的支持。(工業(yè)控制網(wǎng)絡與系統(tǒng)研究室)

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