【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光诱导击穿光谱，尤其是涉及一种提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法、介质及设备。
技术介绍
1、近年来，激光诱导击穿光谱技术(laser induced breakdown spectroscopy，libs)技术迅速发展，因其具有无需制样、可检测固液气态物质、微损检测、实时分析以及检测限低等优点，广泛应用在工业诊断、农业检测、环境保护、文物考古、外星探测、生物医学等多个领域，具有广泛的应用前景。在实际应用时，激光能量和激光频率等参数容易波动，同时受到基体效应以及元素自吸收和互干扰的影响，libs测量重复性较差，这限制了libs技术走向成熟，导致其无法大规模应用于现场检测。
2、目前，提高libs技术测量重复性的方法主要有两类，一类是通过处理实验数据，另一类是通过改进实验方法。在数据处理方法方面，主要有谱线强度归一化、内标法、信号修正法。谱线强度归一化方法是一种较为模糊的经验化处理，受到不同特征谱线和连续背景谱变化影响，单一使用难以达到提高测量重复性的效果。内标法需要在样品中选取或加入含有的易于激发、检测限低、含量稳定且与其他元素谱线互不干扰的元素，条件极为苛刻仅适合实验室研究。信号修正法通过等离子体信号、声信号、电流信号等作为参考，对光谱进行归一化处理，这种方法同样复杂。
3、在实验方法上，主要有长短双脉冲法、环境气体控制法和坑洞限制法，长短双脉冲法通过长短脉冲激光配合，长脉冲激光能量维持短脉冲激光产生的等离子体提高其稳定性，环境气体控制法通过改变测量的环境气体提高信号稳定性，这两种
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对libs技术因受到激光参数(如激光能量、激光频率等)波动、基体效应以及自吸收效应等影响而出现光谱信号极不稳定性，测量重复性较差的问题而提供一种提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法、介质及设备。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、一种提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，包括以下步骤：
4、获取利用激光诱导击穿光谱技术生成的光谱数据；
5、基于所述光谱数据，采用改进的boltzmann平面图法求解获得等离子体温度，并根据所述等离子体温度计算获得电子密度；
6、得到所述等离子体温度以及电子密度随激光轰击次数的变化图；
7、对所述变化图进行滤波处理，并基于滤波后的数据拟合获得拟合曲线；
8、确定所述拟合曲线的渐近线，并基于所述渐近线设定稳定线；
9、基于所述等离子体温度和电子密度的稳定线，确定稳定时对应的激光轰击次数；
10、基于所述激光轰击次数确定坑洞限制所需的尺寸，基于该尺寸进行激光诱导击穿光谱测量。
11、进一步地，所述采用改进的boltzmann平面图法求解获得等离子体温度的具体过程包括：
12、基于所述光谱数据获得m个数据点，基于数据点数量和相关性系数，迭代优化获得ln(iλ/gk/aki)和ek的线性拟合曲线，基于该线性拟合曲线的斜率求解获得等离子体温度，其中，i为波长为λ的光谱谱线的强度，gk与aki为谱线高能级简并度与谱线跃迁几率，ek为波长为λ的谱线的高能量能级。
13、进一步地，所述迭代优化中，以数据点数量n<5或相关性系数r2≥0.99为迭代结束条件。
14、进一步地，所述迭代优化中，在数据点数量n≥5时，若相关性系数r2<0.99，则剔除一个与其他数据负相关性最差的数据点，重新进行拟合。
15、进一步地，根据所述等离子体温度计算获得电子密度的公式为：
16、δλ1/2＝2ω(ne/1016)
17、其中，ω为电子碰撞参数，与等离子体温度有关，δλ1/2为谱线半高全宽，ne为电子密度。
18、进一步地，所述滤波处理的处理方法包括中值滤波方法、移动平均滤波或小波变换滤波。
19、进一步地，获得所述拟合曲线的拟合方法包括levenberg-marquardt优化算法、多项式拟合、最小二乘支持向量机、最小二乘傅里叶级数拟合或神经网络拟合。
20、进一步地，基于所述激光轰击次数估计烧蚀深度与烧蚀孔洞面积，进而确定坑洞限制所需的尺寸。
21、本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法的指令。
22、本专利技术还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如上所述提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法的指令。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
24、本专利技术利用迭代的boltzmann平面图的方法更加准确地求解等离子体温度，并在此基础上求出电子密度，通过这两个等离子体参数随样品测试深度的变化来反映libs信号的稳定性，结合曲线拟合，能够准确确定坑洞限制尺寸，进而提高libs技术测量重复性，且能够有效减少实验多次尝试的成本。
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1.一种提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述采用改进的Boltzmann平面图法求解获得等离子体温度的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述迭代优化中，以数据点数量n<5或相关性系数R2≥0.99为迭代结束条件。
4.根据权利要求3所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述迭代优化中，在数据点数量n≥5时，若相关性系数R2<0.99，则剔除一个与其他数据负相关性最差的数据点，重新进行拟合。
5.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，根据所述等离子体温度计算获得电子密度的公式为：
6.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述滤波处理的处理方法包括中值滤波方法、移动平均滤波或小波变换滤波。
7.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱
8.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，基于所述激光轰击次数估计烧蚀深度与烧蚀孔洞面积，进而确定坑洞限制所需的尺寸。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法的指令。
10.一种电子设备，其特征在于，包括一个或多个处理器、存储器和被存储在存储器中的一个或多个程序，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述采用改进的boltzmann平面图法求解获得等离子体温度的具体过程包括：
3.根据权利要求2所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述迭代优化中，以数据点数量n<5或相关性系数r2≥0.99为迭代结束条件。
4.根据权利要求3所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述迭代优化中，在数据点数量n≥5时，若相关性系数r2<0.99，则剔除一个与其他数据负相关性最差的数据点，重新进行拟合。
5.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，根据所述等离子体温度计算获得电子密度的公式为：
6.根据权利要求1所述的提高激光诱导击穿光谱技术测量重复性的方法，其特征在于，所述滤波处理的处...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，俞磊，陈海宾，甄昊涵，苏佳丽，平佳俊，童涛，吴煜，唐胜飞，陈军华，沈培刚，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：
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