[发明专利]一种激光诱导击穿光谱的高精度定量分析方法

权利要求书

1.一种激光诱导击穿光谱的高精度定量分析方法，其特征在于，包括：

S1，将被测元素含量已知的样品配制成n种含量成梯度的样品作为定标样品，使用激光诱导击穿光谱系统测量各样品不同位置N次，每个样品获得N幅光谱的原始数据，将该N幅光谱作为一组；对每个样品重复测量M次，获得M组光谱原始数据；

S2，对M组光谱原始数据进行预处理，所述预处理包括平滑、扣除背景、面积归一化中至少一种；

S3，分别提取每个样品的M组光谱中的N幅光谱中被测元素特征谱线的强度，计算得到每个样品的M组数据的均值、方差和相对标准偏差；

S4，利用显著性检验的方法对每个样品的M组数据进行筛选，将包含有异常均值、异常方差或异常相对标准差的组剔除，对剩余组的所有光谱数据求和后取平均，得到最终光谱数据；

S5，用所有样品的最终光谱数据建立定量分析模型，进行定量分析；

所述S1，具体为：

将被测元素含量已知的样品配制成n种含量成梯度的样品作为定标样品，将其编号为1，2，……，i，……，n；使用激光诱导击穿光谱系统测量样品i不同位置N次，获得N幅光谱的原始数据，记为

其中i表示样品编号，表示对样品i的第j次测量的光谱原始数据，j＝1,2，……，N；将该N幅光谱作为一组；

对样品i重复上述测量步骤M次，获得M组光谱原始数据，记为

称为样品i第k组的光谱数据矩阵，表示样品i第k组中第j次测量的光谱原始数据，k＝1,2,……，M；j＝1,2，……，N；I_x表示一幅光谱原始数据中序号为x处的波长的峰值强度，x＝1,2，……，X；

对n种样品重复上述步骤，每种样品获得相应的M组光谱原始数据；

所述S4中，利用显著性检验的方法对每个样品的M组数据进行筛选，是指：

对S3中计算得到的样品i的第k组的平均值矩阵方差矩阵和相对标准偏差矩阵做如下检验：

先将相对标准偏差过大的组剔除，即当中有任一项大于t_r时，将第k组数据从数据集中删除，t_r为根据实验装置参数而设定的相对标准偏差阈值；

之后对余下的组进行方差齐性检验：先对某一种元素某一条谱线进行方差齐性检验，检验的公式为

其中σ²_max和σ²_min分别为第l种元素的第m条谱线在余下组的方差矩阵中的最大值和最小值；t_v为设定的阈值；如果第l种元素的第m条谱线不满足该公式，则从数据集中删除σ_max或σ_min对应的组直到余下组的方差矩阵满足公式为止；

最后进行均值齐性检验，公式为

其中I_max与I_min分别为第l种元素的第m条谱线在余下组的平均值矩阵中的最大值与最小值，σ²_Imax与σ²_Imin为I_max与I_min所对应的方差，t_m为设定的阈值；若公式不满足，则剔除I_max或I_min对应的组直到余下组的平均值无显著差异为止；

重复以上步骤直到所有Y种元素对应的Z条谱线的平均值、方差和相对标准偏差都被检验过为止。

2.根据权利要求1所述的激光诱导击穿光谱的高精度定量分析方法，其特征在于，在S1得到M组光谱原始数据的测量过程中，每获得一幅光谱原始数据后即进行如下判断：

以若干条元素的特征谱线的峰值强度为判据，设定阈值，当其中任一条谱线强度低于设定的阈值时将该幅光谱数据剔除，以保证采集到的光谱皆为强度高、谱线清晰的光谱。