[发明专利]一种基于偏最小二乘法的水泥生料三率值测量方法

摘要

一种基于偏最小二乘法的水泥生料三率值测量方法，涉及使用激光诱导等离子光谱技术对物质成分进行检测的方法。该方法首先采用LIBS系统对已知成分的水泥生料定标样品进行检测，根据得到的特征光谱谱线强度利用光谱标准化方法建立元素浓度比值与特征光谱谱线强度比值之间的定标模型；然后对待测样品进行在线检测并得到LIBS光谱，将测量得到的谱线信息代入之前建立的定标模型中，即可通过回归结果判断元素浓度比，进而确定水泥生料的三率值。该方法充分利用了LIBS光谱得到的谱线信息，考虑了干扰元素对测量结果的影响，减小了基体效应的干扰，比起传统的单变量定标方法具有拟合优度好、重复性强、预测精度高的特点。

主权项

1.一种基于光谱标准化方法的水泥生料三率值测量方法，其特征是该方法包括了如下步骤：1)首先使用各元素质量浓度已知的一组水泥生料样品作为定标样品，利用激光诱导击穿光谱系统对定标样品进行检测，得到该组定标样品上述元素的特征谱线，即得到每种定标样品中各种元素的激光诱导等离子特征光谱谱线强度，对于第i个样品，得到特征光谱谱线强度记为代表第i个样品分析得到的第k个元素的特征谱线波长，其中，i＝1,2,3,...,n，n为定标样品总数；k＝1,2,3,...,5分别代表元素Ca，Mg，Al，Fe及Si；而j＝1,2,3,...,m_k，j代表对应于元素k的第m_k条谱线，m_k代表对应元素k的特征谱线条数；2)利用已经得到的特征光谱谱线强度，分别计算Ca/Si、Mg/Si、Al/Si、Fe/Si及Al/Fe多个特征光谱谱线的强度比值，其中，p等于m₁×m₅+m₂×m₅+m₃×m₅+m₄×m₅+m₃×m₄，p为谱线强度比值总数；3)针对每种元素，各选择其两条谱线较强的特征谱线，计算这两条特征谱线的谱线强度比作为温度修正项，同时选择处于所使用光谱仪的观测光谱范围内受干扰小、信背比强的3～5条Ca谱线，通过拟合的方法获取展宽，作为电子密度修正项，w是电子密度修正项个数；4)根据定标样品的元素质量浓度，计算所需的回归因变量，即元素质量浓度比；对第i个样品，得到四个浓度比：(C_Ca/C_Si)_i,(C_Al/C_Si)_i,(C_Fe/C_Si)_i,(C_Al/C_Fe)_i，针对每一个浓度比，建立如下的定标模型：其中，为回归系数，q＝1,2,3,4代表不同的回归方程；根据标准样品测得的数据结果，对上式进行偏最小二乘回归，得到等式中未确定的回归系数；5)对于各元素浓度未知的待测样品x，通过激光诱导击穿光谱系统测得定标模型所需的各特征光谱谱线强度及展宽，然后代入回归方程，即获知待测样品的各元素浓度比，(C_Ca/C_Si)_x,(C_Fe/C_Si)_x,(C_Al/C_Si)_x,(C_Al/C_Fe)_x然后根据下列公式，算出待测水泥生料样品的三率值：IM_x＝(C_Al/C_Fe)_xSM_x＝1/((C_Fe/C_Si)_x+(C_Al/C_Si)_x)其中，三率值分别为饱和比KH，铝酸率IM和硅酸率SM。