基于LIBS谱线拟合优化的生铁硅质量分数在线检测方法

摘要

为提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)对高炉生铁硅质量分数在线检测精度,提出LIBS谱线拟合校正的方法。首先,考虑到单一线型拟合得到的谱线积分强度与实测谱线的积分强度存在一定偏差,提出基于LIBS谱线展宽机制的最优线型选择方法,获取生铁关键元素分析谱线最优展宽线型。其次,针对谱线出现短距离偏移以及特征波长、半峰宽度等拟合参数不确定的问题,提出基于蜘蛛猴优化算法求解拟合线型最优参数的方法,以实际检测值为分析参考依据求解拟合最优参数。最后,将生铁样本光谱峰值强度、积分强度等特征输入到广义回归神经网络(GRNN)中,对硅质量分数进行定标分析。研究结果表明:多元峰值强度内标法相对于一元峰值强度内标法所得的硅质量分数检测准确率更高,但相比于经过单一Gauss线型、Lorentz线型或Voigt线型拟合后的多元积分强度内标法(统称为单一线型拟合方法),其定标效果较差。而本文所提LIBS谱线拟合校正方法用于定量分析时的检测精度高于单一线型拟合方法的检测精度,确定系数R^(2)达到0.9927,均方根误差e_(RMSE)下降至0.0098。