基于激光诱导击穿光谱的煤质灰分测定方法研究
激光诱导击穿光谱技术在煤炭工业中的应用
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一种基于激光诱导击穿光谱的在线粉末检测装置[发明专利]
![一种基于激光诱导击穿光谱的在线粉末检测装置[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/2aa2c78f011ca300a7c3907d.png)
专利名称：一种基于激光诱导击穿光谱的在线粉末检测装置专利类型：发明专利
发明人：李祥友,占凯平,贺超,刘可,陈吉,汤志阳,李青洲,张闻,刘坤,朱晨薇,曾晓雁
申请号：CN202011479566.9
申请日：20201215
公开号：CN112595705A
公开日：
20210402
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于激光诱导击穿光谱的在线粉末检测装置，属于原子发射光谱检测领域，包括：约束金属长管，侧面设置有进样口和检测口，粉末样品经进样口进入管中；推压单元，包括位于约束金属长管两端且部分插入其内部的两个推压子单元；动力控制单元，为推压单元提供动力，推动推压子单元相对于约束金属长管运动，以将粉末样品挤压为样品柱，并将样品柱推至检测口处；光谱检测模块，利用激光烧蚀样品柱以产生光信号，并根据光信号对应的光谱信息生成样品柱的检测结果。
装置结构简单，实现粉末样品的快速制备与送检，样品柱的检测形式增强光谱信号的强度与稳定性，提升检测准确度，很好地满足实际生产中对粉末成分快速、准确的在线检测需求。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
代理机构：华中科技大学专利中心
代理人：李智
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激光诱导击穿光谱技术用于工业粉末定量分析方法研究
激光诱导击穿光谱技术用于工业粉末定量分析方法研究粉末状物质是工业中十分常见的物质形态。
在工业生产和加工过程中,经常会需要对粉末状物质进行分析和检测,比如水泥生产过程中的水泥生料粉末、燃煤电厂中的煤炭粉末等。
对于这些工业粉末的元素组成进行快速、在线检测,能够为工业生产过程的在线监测提供重要依据,进而达到节约资源和能源的目的,具有巨大的社会和经济效益。
激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种近年新兴的光谱分析技术,其所具有的无需样品准备、分析速度快、可实现远程测量及设备价格相对低廉等优点使得其在工业粉末物质定量检测上极具应用潜力。
然而,LIBS的定量分析性能往往会受到基体效应及测量不确定性的影响,导致其定量测量的准确性和稳定性尚不能满足大规模工业应用的需求。
针对这一问题,本文首先分析了造成LIBS定量分析效果较差的原因,然后通过数据处理和实验硬件改进等方法,针对不同应用情景下LIBS用于工业粉末测量时的定量分析问题加以解决。
本文首先基于辐射传递方程及LIBS基础理论建立了一维等离子体模型并对等离子体参数对LIBS测量过程的影响加以讨论,说明LIBS的定量分析效果会受到等离子体温度和电子密度、等离子体组分以及等离子体形态的影响。
针对等离子体温度及电子密度的影响,本文直接利用与待测元素相对应的特征谱线光谱强度的比值来对样品中的元素质量分数比值进行定标,并在此基础上建立了消除等离子体参数对LIBS光谱信息波动影响的改进光谱标准化模型,并将其应用于水泥生料粉末三率值的测量上。
针对由样品基体效应所导致的等离子体组分的影响,本文通过相关分析及基于主导因素的偏最小二乘(PLS)标准化模型对其加以分析并消除,通过该方法的运用,对煤粉分析中水分含量的影响进行消除,使得LIBS对于碳含量测量的准确性及精确性得到提高。
最后,针对由于等离子体形态的影响所导致的LIBS用于气溶胶测量时测量不确定度较大的问题,本文通过对其产生机制进行分析并设计了碗状坑洞片来对等离子体的形态及位置加以限制,从而对等离子体形态加以稳定,实验结果表明该方法有利于LIBS测量不确定性的降低。
基于激光诱导击穿光谱技术的电厂入炉煤煤质在线检测技术研究
并发射出具有特定波长 的光辐射 。探测系统可以使
对电厂来煤验收 、锅炉安全运行 、以及提高经济效
益方面都存在一定影响。 基 于无 放射 源 的煤 质在 线 检测 技 术 将成 为发 展
ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ； ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ —
技术 ，该系统可实现全元素分析 。检测系统具有检
测速度快 、数据准确 、自动化程度高 、避免人为因 素影响 、减少劳动强度等特点 ，给 电厂用煤的验收
导击穿光谱技术 的全 自动煤炭定量采样 、制样 、输 送 、检测系统是 目前适合我 国电厂应用的一项全新
ｓ ａ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ＫＥＹ Ｗ ＯＲＤＳ： Ｌ Ｉ ＢＳ； ｃ ｏ ａ ｌ ａ ｓ ｆ ｉ ｒ ｅ ｄ； ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｓ ａ ｍ—
基础数据信息。
关键 词 ： 激光诱 导击穿光 谱技术 ； 电厂人 炉煤 ； 定 量
采样 ； 自动连续制样 ； 智能在线检测系统
１ 系统 的原理及组成
１ ． １ 系统 原理
０ 引 言
在煤电行业 ，电厂燃煤费用 占火 电厂运行成本 的７ ０ ％以上 。煤 炭 中 的热值 、灰 分 、水 分 、挥发 分 、硫分等数据是煤炭化验分析的重要指标 ，也是
化验 、分类 存 放 以及 指 导 锅 炉燃 烧 调 整 ，实 时 提供
ｇ ｅ ｎ ｔ ｏ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
激光诱导击穿光谱技术在煤质检测中的应用概述
激光诱导击穿光谱技术在煤质检测中的应用概述摘要：我国煤炭资源丰富、种类多样，除部分优质煤种适宜作为炼焦煤之外，大多数煤种都被用来做动力煤。
近年来各种煤质在线检测的快速分析方法相继被开发，但这些技术普遍存在技术复杂、分析对象单一的问题。
激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy，LIBS)技术是基于激光与物质相互作用的新型分析技术，最常用于固态样品的分析，具有应用于电厂煤质在线检测的极大潜力。
在我国，煤炭是应用最广泛的能源资源。
其中，火力发电厂入厂原煤变化范围大，传统检测手段检测时间长，难以满足火力发电厂使用要求，尤其是在用电旺季，入厂煤的检测结果还没有出来就已经进入燃烧锅炉，检测的数据不能够指导生产，轻则造成能源的浪费，严重则会造成锅炉熄火事故，甚至会由于燃烧工艺调整不及时造成锅炉损坏，对操作人员人生安全造成隐患。
传统的煤质检测根据不同的检测成分、不同的煤种采用不同的测定方法：全水分的测定一般采用甲苯蒸馏法或干燥法；煤质的发热量国内外均采用氧弹热量计法测定；灰分的测定是在马弗炉中将煤样灰化并灼烧；测定挥发分是煤质分析中技术难度最大的一项，采用灼烧法测量。
传统手段检测煤质耗时较长，检测一个样品的所有数据需要专业技术人员3~4小时的时间。
而且在较长时间段的采样率低、采样代表性差，通常不能代表整个时间段燃烧的煤质，这样既不能对煤质的燃烧起到指导意义，同时还可能使得电厂对这一时间段的燃煤进行错误的估计，造成燃料的损失，不能最大化经济效益。
因此，火电厂急需精确的煤质在线检测技术，对煤质进行快速、准确的分析。
目前采用的煤质在线检测技术，一般分为三大步骤：采样、制样、检测。
其中，能否得到准确的检测分析结果是煤质快速检验和指导电站锅炉燃烧优化提供的必要条件。
煤质在线检测技术是将煤样组分测量手段及仪器设备相结合，实时监测入炉煤或入厂煤的煤质组成成分，主要测量分析的内容包括工业分析和元素分析。
基于谱线筛选的偏最小二乘法在LIBS煤炭灰分快速检测中的应用
基于谱线筛选的偏最小二乘法在LIBS煤炭灰分快速检测中的应用李春艳;茌方;刘翠茹【摘要】利用基于激光诱导击穿光谱技术(LIBS)的煤质快速检测装置进行实验研究,在传统的偏最小二乘法(PLS)模型基础上通过预先的谱线筛选,剔除部分波动过大不利于建模的噪声信息,建立基于谱线筛选的PLS模型.相对于传统的PLS模型,该基于谱线筛选的PLS模型在基本不改变定标样品误差的情况下,显著降低了预测样品的分析误差,其中预测样品的灰分预测结果平均误差从2.262％下降至1.972％,最大误差从5.093％下降至3.575％,模型的性能得以显著提高.【期刊名称】《煤质技术》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】3页(P37-39)【关键词】煤质分析;灰分;激光诱导击穿光谱;偏最小二乘法;谱线筛选;模型;误差【作者】李春艳;茌方;刘翠茹【作者单位】国电南京煤炭质量监督检验有限公司,江苏南京 210031;国电南京煤炭质量监督检验有限公司,江苏南京 210031;国电南京煤炭质量监督检验有限公司,江苏南京 210031【正文语种】中文【中图分类】TQ533.20 引言煤质分析对于煤的质量和加工利用等具有重要意义，其中灰分是考核煤炭质量的重要指标[1-3]。
传统煤质检测以单体仪器离线检测为主[4-6]，耗时长，数据滞后，不确定度影响因素多。
而目前采用较多的γ射线中子活化技术或γ射线荧光技术的煤质快速检测存在着放射源污染、维护成本高、分析指标不全面等问题。
应用激光诱导击穿光谱技术(laser-induced breakdown spectroscopy，以下简称LIBS)进行煤质分析，无需复杂的样品预处理，无放射源，可实现多元素同步快速测量，在煤质检测领域具有很大的应用潜力[7-10]。
由于构成煤中灰分的矿物质元素种类多，相应的特征谱线也较多，因此需建立多变量模型进行分析。
以下利用基于LIBS的煤质快速检测装置进行实验研究，并在传统的偏最小二乘法(PLS)模型基础上进行进一步改进，通过谱线筛选剔除对模型不利的信息，以提高模型的预测能力。
提高激光诱导击穿光谱的在线测定煤质方法研究
提高激光诱导击穿光谱的在线测定煤质方法研究张业才;郑见云;郝红亮;张永;赵上勇;侯宗余;王哲【期刊名称】《煤炭科技》【年(卷),期】2022(43)6【摘要】灰分和热值是影响煤炭工业生产与利用的重要因素,如何快速、精确地进行在线煤质测定也是开采和使用中亟需解决的关键问题。
利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)结合偏最小二乘回归(PLSR)和极限学习机模型(K-ELM)用于在线煤炭灰分和热值分析,通过对样品中Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti、N、H等元素特征谱线进行主导因素选择(DF),进一步提高预测模型的分析精度。
结果发现,利用DF 方法,PLSR和K-ELM模型的预测精度均有所提高;相比于常用的PLSR预测模型,DF-K-ELM模型的煤炭灰分和热值的决定系数分别提高了3.4%和5.6%,均方根误差分别降低了0.214和0.297。
所研究的煤炭灰分和热值预测模型对于提高LIBS煤质在线分析具有重要的参考价值。
【总页数】6页(P30-35)【作者】张业才;郑见云;郝红亮;张永;赵上勇;侯宗余;王哲【作者单位】国家能源集团安徽公司;国能蚌埠发电有限公司;清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室—BP清洁能源研究与教育中心;清华大学山西清洁能源研究院【正文语种】中文【中图分类】TD353【相关文献】1.基于激光诱导击穿光谱技术的电厂入炉煤煤质在线检测技术研究2.基于激光诱导击穿光谱的煤质灰分测定方法研究3.基于诱导击穿光谱技术的煤质在线分析系统及其应用研究4.激光诱导击穿光谱分析法在煤质分析中的应用研究5.样本量对激光诱导击穿光谱技术在煤质灰分检测的影响研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用[发明专利]
![LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1e336f1759fb770bf78a6529647d27284b7337e0.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710572319.5(22)申请日 2017.07.13(71)申请人 山东华唐环保科技有限公司地址 250011 山东省济南市历下区泉城路264号1323(72)发明人 唐静 刘瑞斌 (51)Int.Cl.G01N 21/39(2006.01)(54)发明名称LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用(57)摘要LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用，用于实现对煤质中全元素检测的同时，保证煤质检测的精度。
它包括以下步骤：1)对煤粉进行压制得到煤饼；2)对每个煤饼分别进行连续打点测试，每5束激光脉冲进行一次换点，每组煤样采集220个数据光谱，对诱导出的等离子体进行空间限域；3)光谱的归一化和修正：对步骤2)中得到的光谱数据中存在峰的漂移、峰的缺失、背景波动大的光谱数据进行归一化和修正；4)将步骤3)得到的归一化后和修正后的光谱进行基于主元素的偏最小二乘回归(PCA-PLS)分析建模；5)利用步骤4)得到的模型进行入炉煤中各项参数的含量预测。
本发明可实现对煤样参数全面、精确的检测。
权利要求书1页 说明书3页CN 107389608 A 2017.11.24C N 107389608A1.LIBS激光诱导光谱分析在煤质检测中的在线应用，其特征是，它包括以下步骤：(1)煤饼的压制：对煤粉进行压制得到表面平整的一组煤饼，各煤饼之间的厚度差应小于1mm；(2)激光打点测试：对每个煤饼分别进行连续打点测试，每5束激光脉冲进行一次换点，每组煤样采集220个数据光谱，利用限域环对激光击穿煤饼后诱导出的等离子体进行空间限域；(3)光谱的归一化和修正：对步骤(2)中得到的光谱数据中存在峰的漂移、峰的缺失、背景波动大的光谱数据进行归一化和修正，得到具有平整背景和统一的峰分布的光谱；(4)将步骤(3)得到的归一化后和修正后的光谱进行基于主元素的偏最小二乘回归(PCA-PLS)分析建模；(5)利用步骤(4)得到的模型进行入炉煤中各项参数的含量预测。
基于光谱分析的煤质分析技术研究
总第190期2020年第6期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal190No.6,2020分析与测试叫DOI：10.16525/l4-1109/tq.2020.06.15基于光谱分析的煤质分析技术研究李杨(晋能控股煤业集团晋阳煤炭事业部，山西太原030031)摘要：煤质分析是煤化工生产的核心，直接决定了煤化工生产的质量和经济性，针对目前煤质分析采用人工化学检测方法所存在的检测周期长、检测结果偏差大的现状，提出了一种基于光谱分析的自动煤质分析技术，利用激光发生器向待测煤炭发出检测光谱，根据不同元素的光谱吸收率不同，通过偏最小二乘法来进行分析，获取煤质内的水分、元素、挥发分等指标。
根据实际应用表明该新的煤质分析技术，能够将煤质分析时间降低90%以上，显著提升检测效率和精度。
关键词：光谱分析；激光；吸收率；灰分中图分类号.TQ533文献标识码:A文章编号：1004-7050(2020)06-0042-02引言煤炭作为国民经济发展的核心，对推动经济社会进步起着非常大的作用，目前全球煤炭供应处于供大于求的状态，因此加快对煤炭的二次处理,提升其附加价值，是煤化工企业不断研究的前沿课题。
煤质分析是指对煤炭内所含的水分、灰分、元素、挥发分等进行检测，确定煤炭的关键性能指标，用于分类处理，实现效益的最大化。
目前煤质分析主要是采用人工做样、化学检测的方法，在测试过程中极度地依赖于检测人员的操作方式、设备的检测精度和检测的时机，因此检测周期长、效率低，已经无法满足煤化工生产快速、精确的检测需求皿O基于激光测量技术的不断发展，本文提出了一种新的基于光谱分析的煤质自动检测技术，利用激光发生器发出激光光束，光束经过煤炭后会产生不同的光谱，利用偏最小二乘法对光谱分析后即可获取检测样本的煤质状态。
该方案为非接触式检测，速度快、精度高，根据实际应用表明其煤质检测时间比传统方案降低90%以上，能够有效地提升煤化工企业的检测效率和精确性,具有较大的应用推广价值。
激光诱导击穿光谱强度与灰成分元素含量的线性关系
㊀第35卷第6期煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术Vol.35㊀No.6㊀2020年11月COAL QUALITY TECHNOLOGYNov.2020移动阅读倪琳,李衍方,崔小峰,等.激光诱导击穿光谱强度与灰成分元素含量的线性关系[J].煤质技术,2020,35(6):47-51.NI Lin,LI Yanfang,CUI Xiaofeng,et al.The linear relationship between spectral intensity and elements in laser -induced breakdown spectroscopy [J].Coal Quality Technology,2020,35(6):47-51.激光诱导击穿光谱强度与灰成分元素含量的线性关系倪㊀琳1,2,李衍方1,2,崔小峰1,2,倪浩然1,王化勇3,刘㊀喆4(1.徐州市质量技术监督综合检验检测中心,江苏徐州㊀221018;2.江苏省煤炭及煤化工产品质量监督检验中心,江苏徐州㊀221018;3.北京协同鑫光检测技术有限公司,北京㊀100194;4.北京大学包头创新研究院,内蒙古包头㊀014030)摘㊀要:通过激光诱导击穿光谱(LIBS )对不同元素含量的煤样进行成分定量计算,重点验证其光谱强度与灰成分元素含量的线性程度,可促进激光诱导击穿光谱技术在煤质分析领域的实际应用㊂对硅㊁铝㊁铁㊁钙㊁镁5种煤灰中的常见元素进行光谱拍摄并计算,分析其光谱强度与元素含量浓度相对比例㊂实验结果表明,在采用同一种煤中不同量的灰作为添加物并保证相同基底的前提下,5种元素的光谱峰面积与元素实际含量大部分具有非常好的线性相关性,即硅㊁铝㊁铁㊁钙4种元素的谱线强度与元素含量的线性程度的平方达至0．99以上,具有很好的线性㊂在同一基底条件下,光谱强度与灰成分元素含量具有较好的线性关系,可通过光谱强度计算元素含量,且可在煤炭㊁钢铁以及矿石等分析检测领域进行推广应用㊂关键词:激光诱导击穿光谱(LIBS );光谱强度;线性关系;灰成分;元素含量;定量分析中图分类号:TQ533．6;O433．54㊀文献标志码:A㊀文章编号:1007-7677(2020)06-047-05收稿日期:2020-07-09㊀㊀责任编辑:傅㊀丛㊀㊀DOI :10．3969/j．issn．1007-7677．2020．06．009㊀㊀基金项目:内蒙古自治区科技成果转化资金资助项目(NM2019BT020)㊀㊀作者简介:倪㊀琳(1963 ),男,江苏泰兴人,高级工程师,主要研究方向为煤炭质量检验和实验室管理工作㊂E -mail:nilin888@126．comThe linear relationship between spectral intensity and elements in laser -induced breakdown spectroscopyNI Lin 1,2,LI Yanfang 1,2,CUI Xiaofeng 1,2,NI Haoran 1,WANG Huayong 3,LIU Zhe 4(1.Xuzhou Comprehensive Center for Inspection and Testing of Quality and Technical Supervision ,Xuzhou ㊀221018,China ;2.Jiangsu Coal &Coal Chemical Product Quality Supervision and Inspection Center ,Xuzhou ㊀221018,China ;3.Beijing Collaborative Xinguang Detection Technology Corporation Ltd.,Beijing ㊀100194,China ;4.Baotou Institute of Innovation ,Peking University ,Baotou ㊀014030,China )Abstract :Laser induced breakdown spectroscopy (LIBS)was used to quantitatively calculate the composition of coal samples with different element contents,and the linear degree of spectral intensity and ash composition element content was mainly verified,which could promote the practical application of laser induced breakdown spectroscopy in the field of coal quality analysis.The spectrum of five common elements in coal ash,including Si,Al,Fe,Ca and Mg,were shot and calculated,and the relative ratio of spectral intensity and element content concentration was ana-lyzed.The results show that under the premise that the additives are from the ash of the same type coal,but the a-mount is different,and the substrate conditions are the same,the spectral peak area and the actual element content of five elements have a very good linearity,that is to say,the square of linearity between spectral line intensity of Si,Al,Fe,Ca and Mg and element contents reaches more than 0．99,which shows a good linearity.Under the same煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术2020年第35卷substrate condition,the spectral strength has a good linear relationship with the content of ash component elements, the element content can be calculated by spectral strength,this can be popularized and applied in the analysis and detection fields of coal,steel and ore.Key words:laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS);spectral intensity;linear relationship;ash composi-tion;element content;quantitative analysis0㊀引㊀㊀言煤炭属于大宗资源型特殊商品,煤炭检测数据是煤炭贸易结算的主要依据㊂目前大多采用传统常规的技术检测,因而煤质化验室需配备电热鼓风干燥箱㊁测硫仪㊁马弗炉㊁量热仪等多种设备㊂同时,国家采取 节能减排 的环境保护措施,提倡使用优质清洁能源,而煤炭行业的效益持续下滑,导致煤炭产品质量竞争更加激烈㊁产品价格持续走低㊂煤炭产品多元化㊁多层次㊁个性化需求趋势明显,品种日益增多,检测指标要求日益精细化㊁快速化和智能化㊂因此采用操作更简单㊁测试更快捷的煤质分析检测仪器对于煤炭生产和使用企业而言已迫在眉睫㊂现有的煤质在线检测技术主要包括中子活化瞬发γ射线分析法和X射线荧光光谱法该2种,前者通过中子射线的透射谱计算出灰分含量,后者通过探测受激发的样品中每一种元素放射的二次X射线并将收集到的信息转换成煤样中各种元素的种类及含量以测算相关参数㊂中子活化法的测量结果受煤中高原子序数元素(如Fe)含量波动影响较大,且放射源的保养及日常护理难度较高,安全隐患大,维护费用高;而X射线荧光光谱法无法对C㊁H等轻元素进行分析,且灵敏度偏低㊂激光诱导击穿光谱(laser-induced break-down spectroscopy,LIBS)技术则具有快速和多元素同时测量分析的优点,且设备无辐射㊁成本低㊁操作简易,是1种极具潜力的煤质在线检测技术解决方案[1]㊂激光诱导击穿光谱是1种原子发射谱线测量技术,该技术利用脉冲激光产生的等离子体烧蚀并激发样品表面的物质,通过光谱仪获取被等离子体激发的元素所发射的光谱,以此识别样品中的元素组成成分,进而可以进行材料的识别㊁分类㊁定性以及定量分析㊂LIBS技术为适合于现场实时在线分析的手段,在石油勘探㊁水文和地质勘探㊁冶金和燃烧㊁材料分析㊁环境监测㊁医学与生物治疗㊁艺术品成份鉴定及军事等诸多领域均有非常广泛的应用前景,被称为元素分析领域的未来新星[2]㊂LIBS技术由于其多物态适用性以及非常快的检测速度,即其具有检测速度快㊁样品制备简单等优势,被广泛推广至各个检测领域㊂多个国家的学者撰写了相关基础技术原理以及应用示例[2-4]㊂在食品安全检测领域,陈亮[5]通过LIBS技术检测食品中的重金属元素,Gonzaga[6]在计量化学领域中应用LIBS技术,董美蓉[7]通过元素含量推断元素组成形态㊂在生物医学领域,Sivakumar以及Tog-noni等[8-9]通过LIBS技术检测细菌与微生物㊂在考古检测领域,Syvilay[10]实现了LIBS无损快速元素检测技术的应用㊂虽LIBS技术本身还需进一步研究与探索,例如该技术所用激光的影响[11]或对不同颗粒度物质检测时会受到的影响与修正等[12]㊂但相对于针对LIBS基础特性的相关研究而言,更多为LIBS在实际应用中的探索,除了食品安全㊁单纯的化学元素检测以及考古检测以外,在工业领域已有很多成熟的应用,例如金属元素检测和煤炭工业指标的检测等[13-16]㊂笔者主要通过激光诱导击穿光谱技术在煤质分析领域应用的研究工作,验证该方法中通过脉冲激光激发得到的光谱强度与煤灰成分含量之间存在线性关系㊂1㊀实验部分1．1㊀样品及试验条件为了减少基底效应的影响,采用国家标准样品,取一部分委托国家煤炭质量监督检验中心(简称国家煤检中心)检测灰成分元素含量,按照GB/T212 2008标准中的慢灰检测方法将样品烧制成灰后再按比例添加至样品中,人为调整元素含量,并使用BJXG-M1激光诱导击穿光谱快速多功能煤质分析仪设备多次测试相关元素的光谱强度,取平均值后再验证其线性关系㊂样品:国家标准煤样GBW11107b;样品种类:固体(加工成0．2mm粉末且20t压力压制成片);试验仪器:BJXG-M1激光诱导击穿光谱快速多功能煤质分析仪;测定方法:激光诱导击穿光谱法;测试样品量:每种样品10个煤饼;单次样品进样量:煤饼约为2g;单个样品激光测试次数:120次;工作温度:室温㊂84第6期倪㊀琳等:激光诱导击穿光谱强度与灰成分元素含量的线性关系1．2㊀试验方法选用的国标样品为粒度0．2mm的粉末状,将样品用慢灰法烧制成煤灰之后,按不同比例混入该国标样品中,制成共5个不同元素含量的标准样品㊂在硼酸制样片磨具中,用药匙放入煤粉后压实,再加入硼酸粉末以及取出隔离环,用20t压力保持10s的时间,制成表面光滑的圆饼状煤饼㊂将样品从样品台正面放入固定后,在程序界面点击测试㊂设置扫描点阵为12∗10,扫描频率为1Hz,单个样品测试时间为2min㊂将5种含量不同的样品中每个样品测试10个煤饼,取平均值之后导入光谱数据,对光谱数据进行降噪㊁扣背景,基于Nist谱线库识别元素谱线,通过创建定标分析数据库,设置元素分析谱线㊁分析通道(多条分析谱线的组合)㊁定标样品等参数,建立谱线强度与含量之间的对应关系,实现定标曲线拟合㊂1．3㊀实验样品参数样品采用国标煤样GBW11107b,委托国家煤检中心对灰成分元素进行测试,并用GBW11107b 的原样混合4次逐量增加的灰,使得其中的元素成分逐级增加,最终得到元素含量列于下表的5个样品㊂实验样品参数见表1㊂表1㊀实验样品参数表Table1㊀Experimental sample parameters table%含量灰分(A d)SiO2Al2O3Fe2O3CaO MgO GBW11107b8．7703．9222．9540．4860．4080．091 GBW11107b-A9．7714．3693．2910．5410．4540．102 GBW11107b-B10．7714．8173．6280．5970．5010．112 GBW11107b-C11．7725．2643．9650．6520．5470．122 GBW11107b-D12．7705．7114．3010．7070．5940．1331．4㊀实验选用光谱波长选取以上提及的5种灰成分元素中含量较多的金属和非金属元素,即采用不同的中心波长对Si㊁Al㊁Fe㊁Ca㊁Mg元素进行测定㊂设备光谱仪选取参与计算的光谱波长见表2㊂表2㊀设备光谱选取仪参与计算的光谱波长Table2㊀Spectral wavelengths involved in the calculation ofequipment spectrometer元素中心波长/nmSi250．690㊁251．433㊁251．612㊁252．412㊁252．852 Al308．216㊁309．271㊁394．403㊁396．153Fe248．327㊁248．637㊁252．285㊁302．064Ca239．356㊁317．930㊁422．673Mg230．270㊁279．5531．5㊀线性拟合结果采用标准曲线法,将元素含量作为因变量,对应的光谱强度作为自变量,对各个元素的不同波长的光谱进行线性拟合㊂Si㊁Al㊁Fe㊁Ca㊁Mg各个元素光谱强度与元素含量的线性拟合结果见表3,其中K表示斜率,B表示截距;R2表示线性相关系数的平方,即表示线性程度㊂表3㊀各个元素光谱强度与元素含量的线性拟合结果Table3㊀Linear fitting results of spectral intensity and element content for each element元素K B R2 Si250．6909．150-199．6980．995Si251．43339．931-839．2190．989 Si251．61210．768-647．7580．988 Si252．41216．076-331．4130．991 Si252．85232．501-509．7440．996 Al308．2167．398-590．0080．995 Al309．27117．322-38．3030．995 Al394．40336．251-912．0780．996 Al396．15336．851330．8960．992 Fe248．327127．474-606．1290．996 Fe248．637113．088-569．6690．995 Fe252．285206．330-623．2700．996 Fe302．06420．985171．3140．999 Ca239．356134．692-550．7320．995 Ca317．930256．919-3523．5420．902 Ca422．673129．517798．7440．923 Mg230．2702624．94615206．1920．959 Mg279．553176．6339924．5760．95694煤㊀㊀质㊀㊀技㊀㊀术2020年第35卷2㊀实验结果与分析通过国家煤检中心给出的测试结果可知,5种样品的测试结果均为相应元素氧化物的含量,因检测对象为充分燃烧后的煤灰㊂虽煤中各种元素有各种化合形式,但元素总含量可通过灰成分中的氧化物含量进行纯线性的换算㊂以下省略换算过程,将给出的氧化物含量视作煤中相关元素的相对含量㊂2．1㊀硅元素通过测试结果可知,5种样品的Si 元素相对含量分别为3．922%㊁4．369%㊁4．817%㊁5．263%以及5．771%㊂硅元素相对含量与硅252．852nm 处光谱强度的关系如图1所示,由此可直观看到两者具有明显的线性关系㊂图1㊀硅元素252．852nm 处谱线强度与硅元素相对含量的线性关系Fig．1㊀The linear relationship between the fifth spectral lineintensity and content of Si element at 252．852nm2．2㊀铝元素通过测试结果可知,5种样品的Al 元素相对含量分别为2．954%㊁3．291%㊁3．628%㊁3．965%以及4．301%,铝元素相对含量与铝308．216nm 处光谱强度的关系如图2所示,由此可直观判断两者具有明显的线性关系㊂图2㊀铝元素308．216nm 处谱线强度与铝元素相对含量的线性关系Fig．2㊀The linear relationship between the first spectral lineintensity and content of Al element at 308．216nm2．3㊀铁元素通过测试结果可知,5种样品的Fe 元素相对含量分别为0．486%㊁0．541%㊁0．597%㊁0．652%以及0．707%,铁元素相对含量与铁248．327nm处光谱强度的关系如图3所示,由此可直观判断两者具有明显的线性关系㊂图3㊀铁元素248．327nm 处谱线强度与铁元素相对含量的线性关系Fig．3㊀The linear relationship between the first spectral lineintensity and content of Fe element at 248．327nm2．4㊀钙元素通过给出的测试结果可知,5种样品的Ca 元素相对含量分别为0．408%㊁0．454%㊁0．501%㊁0．547%以及0．594%,Ca 元素相对含量与钙239．356nm 处光谱强度的关系如图4所示,可直观判断两者具有明显的线性关系㊂图4㊀钙元素239．356nm 处谱线强度与含量的线性关系Fig．4㊀The linear relationship between the first spectral lineintensity and content of Ca element at 239．356nm2．5㊀镁元素通过测试结果可知,5种样品的Mg 元素相对含量分别为0．091%㊁0．102%㊁0．112%㊁0．122%以及0．132%,Mg 元素相对含量与镁279．553nm 处光谱强度的关系如图5所示,由此可直观判断两者线性关系并非特佳㊂图5㊀镁元素279．553nm 处谱线强度与镁元素相对含量的线性关系Fig．5㊀The linear relationship between the second spectral lineintensity and content of Mg element at 279．553nm5第6期倪㊀琳等:激光诱导击穿光谱强度与灰成分元素含量的线性关系2．6㊀综合分析通过对硅㊁铝㊁铁㊁钙㊁镁5种煤灰中的常见元素进行光谱拍摄并计算,其光谱强度(纵轴)与元素含量浓度相对比例(横轴)结果如以上图片显示㊂从实验结果分析,在采用同一种煤的不同量的灰作为添加物质㊁保证相同基底的前提下,上述提及5种元素的光谱峰面积与元素实际含量大部分具有非常好的线性㊂参考选用的5种元素中,硅㊁铝㊁铁㊁钙4种元素的谱线强度与元素含量的线性程度的平方达0．99以上,具有很好的线性㊂镁的线性相关性略差,但也已达0．96,究其原因可能由于镁的含量过低导致受到各种干扰时的影响略大㊂经过简单的校准调整,即可采用光谱强度参数去测试同一种测试条件以及基底下元素的含量㊂由此证明可通过采用已知样品建模的方式以测试未知同类型样品的元素含量,作为折算成灰分㊁挥发分㊁发热量以及熔融温度等相关工业指标的基础㊂3㊀结㊀㊀论实验中5个样品中每种元素的谱线强度与相对含量的关系,包含建模计算出的拟合曲线,可判断两者具有很强的线性关系㊂从实验数据中还可分析得知:同一种元素不同波长处谱线的线性程度有一定的差距,所以在实际测试中需针对待测元素选择相应的分析线㊂可以选用线性程度和信噪比尚佳的一些谱线进行建模测试,或选用多条谱线综合分析㊂同时,采用同样的方法测试GBW11101f㊁GBW11108q等国标样品均可得出相同的结论㊂但采用一类样品的参数以预测另一类样品时,有时并不能达到很好的效果,无法互相预测样品基底是否相差较大,无法采用最简单的线性拟合方法进行计算,故需采用收集更多的数据积累和综合分析的方法来实现㊂以上实验证明在同一基底条件下光谱强度与灰成分元素含量具有较好的线性关系,可通过光谱强度来计算元素含量,且该技术可在煤炭㊁钢铁以及矿石等分析检测领域进行推广应用㊂参考文献(References):[1]㊀赵忠辉,方全国.煤质在线检测技术现状及发展趋势分析[J].煤质技术,2017,32(4):18-21.ZHAO Zhonghui,FANG Quanguo.Present situationand development trend analysis of coal quality on-line detection technology[J].Coal Quality Technolo-gy,2017,32(4):18-21.[2]㊀MUSAZZI S,PERINI ser-Induced BreakdownSpectroscopy Theory and Applications[M].Spring-er,Verlag Berlin Heidelberg,2014:1-59.[3]㊀CREMERS D.A,RADZIEMSKI L.J.Handbookof Laser-Induced Breakdown Spectroscopy(Second E-dition)[M].Wiley,New York,2013:1-432.[4]㊀MIZIOLEK A.W,PALLESCHI V,SCHECHTERI(Eds.).Laser Induced Breakdown Spectroscopy[M].Cambridge University Press,Cambridge,2006:1-640.[5]㊀陈亮,游利兵,罗贤锋,等.应用LIBS技术检测食盐中的镉[J].激光技术,2019,43(1):6-10.CHEN Liang,YOU Libing,LUO Xianfeng,et al.Detection of Cd in table salt by LIBS technology[J].Laser Technology,2019,43(1):6-10. [6]㊀GONZAGA F B,CORREA D N.Discrimination be-tween authentic and false tax stamps from liquor bottlesusing laser-induced breakdown spectroscopy and che-mometrics[J].Spectrochimica Acta Part B Atom-ic Spectroscopy,2015,109:24-30.[7]㊀董美蓉,龙嘉健,陈思如,等.激光诱导分子光谱应用于碳元素形态分析[J].光子学报,2018,47(8):0847001-8.DONG Meirong,LONG㊀Jiajian,CHEN ser-induced Molecular Spectroscopy for Carbon with Differ-ent Element Speciation[J].ACTA Photonica Sinica,2018,47(8):0847001-8.[8]㊀SIVAKUMAR P,FERNANDEZ-Bravo A,TALEH L,et al.Detection and classification of live and dead esch-erichia coli by laser-induced breakdown spectroscopy[J].Astrobiology,2015,15(2):44-153. [9]㊀TOGNONI,MANZOOR S,MONCAYO S,et al.Rapid identification and discrimination of bacterialstrains by laser induced breakdown spectroscopyand neural networks[J].Talanta,2014,121(3):65-70.[10]㊀SYVILAY D,TEXIER A,ARLES A,et al.Traceelements quantification of lead based roof sheets ofHistorical Monuments by Laser Induced Break-down Spectroscopy[J].Spectrochimica Acta Part BAtomic Spectroscopy,2015,103-104:34-42.[11]㊀钱燕,钟厦,何勇,等.激光波长对煤激光诱导击穿光谱特性影响的试验研究[J].光谱学与光谱分析,2017,37(6):1890-1895.[12]㊀QIAN Yan,ZHONG Sha,HE Yong,et al.Effectsof Laser Wavelength on Properties of Coal LIBS Spec-trum[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2017,37(6):1890-1895.(下转第57页)15第6期王和平等:无胶带一体式全自动智能火车采样机在阳煤集团的应用厂的应用实践[J ].选煤技术,2008(6):26-28.[9]㊀徐建华,许国平,王磊.入厂煤机械化采样装置的改造优化[J ].湖州师范学院学报,2015,37(8):44-47.XU Jianhua ,XU Guoping ,WANG Lei.The Improve-ment Optimization for the Sampling Device of the Coal Shipping Mechanization to the Plant [J ].Journalof Huzhou University ,2015,37(8):44-47.[10]㊀王连志.煤炭采样机采样臂有限元分析与优化设计[D ].西安:长安大学,2011:6-8.[11]㊀周嘉陵,迟青海.火电厂入厂煤机械化采样机应用及改进[J ].价值工程,2016,35(32):170-171.ZHOU Jialing ,CHI Qinghai.Application of Mechani-cal Sampling for Coal as Receiveds in Thermal PowerPlant and Its Improvement [J ].Value Engineering ,2016,35(32):170-171.[12]㊀安香菊.电厂煤炭全自动化机械采制样装置现状分析及其改进建议[J ].山东工业技术,2018(21):153-154.[13]㊀修淑云,曹长武.ISO 13909:2001与我国煤炭机械采样标准的制定[J ].中国标准导报,2003(2):38-41.[14]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤炭机械化采样第1部分:采样方法:GB /T 19494．1 2004[S ].北京:中国标准出版社,2004:10.[15]㊀陈冰山,钱超美.MMC 型火车用门式煤采样装置的研制[J ].煤炭科学技术,2009,37(10):61-64.CHEN Bingshan ,QIAN Chaomei.Research and De-velopment of MMC Gate -type Coal Sampling Device for Locomotive Coal Transportation [J ].Coal Scienceand Technology ,2009,37(10):61-64.[16]㊀张涛.入厂静止煤采样机改进探讨[J ].机电信息,2012(30):78-79.[17]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤样的制备方法:GB 474 2008[S ].北京:中国标准出版社,2009:05.[18]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤的工业分析方法:GB /T 212 2008[S ].北京:中国标准出版社,2009:04.[19]㊀全国煤炭标准化技术委员会.煤炭机械化采样第3部分:精密度测定和偏倚试验:GB /T 19494．3 2004[S ].北京:中国标准出版社,2004:10.ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ㊀㊀(上接第51页)[13]㊀白凯杰,姚顺春,陆继东,等.激光诱导击穿光谱直接测量颗粒流的粒径效应及其修正方法研究[J ].光学学报,2016,36(12):160-166.BAI Kaijie ,YAO Shunchun ,LU Jidong ,et al.Par-ticle Size Effect and Its Correction Method by Direct Measurement of Particle Flow with Laser -InducedBreakdown Spectroscopy [J ].ACTA Optica Sinica ,2016,36(12):160-166.[14]㊀PAGNOTTA S ,GRIFONI E ,LEGNAIOLI S ,et al.Comparison of brass alloys composition by laser -in-duced breakdown spectroscopy and self -organizingmaps [J ].Spectrochimica Acta Part B Atomic Spec-troscopy ,2015,103-104:70-75.[15]㊀张雷,侯佳佳,赵洋,等.激光诱导击穿光谱精确测定燃煤工业分析指标的研究[J ].光谱学与光谱分析,2017,37(10):3198-3203.Investigation on Accurate Proximate Analysis of CoalUsing Laser -Induced Breakdown Spectroscopy [J ].Spectroscopy and Spectral Analysis ,2017,37(10):3198-3203.[16]㊀夏传波,赵伟,姜云,等.铝土矿样品分解方法和分析测试技术研究进展[J ].冶金分析,2020,40(7):29-39.[17]㊀XIA Chunbo ,ZHAO Wei ,JIANG Yun ,et al.Pro-gress of sample digestion methods and analytical tech-niques of bauxite [J ].Metallurgical Anlysis ,2020,40(7):29-39.[18]㊀李春艳,茌方,刘翠茹.基于谱线筛选的偏最小二乘法在LIBS 煤炭灰分快速检测中的应用[J ].煤质技术,2019,34(1):37-39.LI Chunyan ,CHI Fang ,LIU Cuiru.Application of partial least squares method based on spectral line screening in LIBS -based rapid detection of coal ash[J ].Coal Quality Technology ,2019,34(1):37-39.75。
基于电火花诱导击穿光谱的粉尘成分检测装置及方法[发明专利]
![基于电火花诱导击穿光谱的粉尘成分检测装置及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/b4301bb1dbef5ef7ba0d4a7302768e9951e76eb4.png)
专利名称：基于电火花诱导击穿光谱的粉尘成分检测装置及方法
专利类型：发明专利
发明人：郑丽娜,宣鹏,闫旭东
申请号：CN202110589461.7
申请日：20210528
公开号：CN113310861B
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于电火花诱导击穿光谱的粉尘成分检测装置及方法，包括粉尘收集器、微型控制器、高压脉冲发生器、光谱仪、过滤回收单元。
装置运行原理为通过微型控制器控制粉尘收集器内部元件进行粉尘颗粒的收集，再通过步进电机使内部收集平板180°翻转与下部阳极针构成正负电极；在微型控制器的控制下，高压脉冲发生器对收集板上的粉尘颗粒进行电火花诱导击穿，与此同时由光谱仪通过光纤探头采集电火花诱导击穿过程中的发射光谱信号及数据；排出的含粉尘空气通过真空泵的抽吸进入过滤回收单元；光谱仪收集的光谱数据经过分析软件的分析处理之后，可以进一步得出所检测颗粒物的成分及浓度，从而实现粉尘成分及浓度的实时在线检测。
申请人：中国矿业大学
地址：221000 江苏省徐州市大学路1号
国籍：CN
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基于激光诱导击穿光谱(LIBS)的煤灰熔点快速检测
基于激光诱导击穿光谱(LIBS)的煤灰熔点快速检测鄢嘉懿;王艺陶;李燕【期刊名称】《中国无机分析化学》【年(卷),期】2024(14)2【摘要】由于劣质煤的存在,燃煤时锅炉内极易出现结渣问题,不仅降低了煤的利用率、电厂的经济效益,且使火电厂存在安全隐患,如管壁超温爆管等,不符合国家节能减排的发展战略要求。
因此炉内结渣是影响火电机组和气化工艺可靠运行的关键因素之一,准确预测灰熔点可以提前调整炉膛出口温度以避免结渣。
采用激光诱导击穿光谱仪(LIBS)对33个火电厂常用煤燃烧后得到的煤灰样品采集其中所有元素的光谱,分别建立煤灰中的所有元素的谱线强度与煤灰熔点的随机森林模型、支持向量机回归模型和线性回归模型,直接预测煤灰熔点温度。
采用基于马氏距离(MD)的异常数据剔除算法和基于稀疏矩阵的基线估计与降噪算法(BEADS),对粉煤灰样的全光谱数据进行了预处理。
将全部数据划分为70%训练集和30%测试集,并以平均相对误差(MRE)作为判断模型拟合程度的标准,其中随机森林模型对粉煤灰熔点的预测平均相对误差(MRE)为54.74%,支持向量机回归模型的预测平均相对误差为60.08%,而线性回归模型的预测平均相对误差达到了9.78%。
研究结果表明,线性回归模型对煤灰熔点的预测结果更准确。
将便携式LIBS光谱仪与机器学习算法相结合,用于煤灰熔点的快速检测,可有效避免锅炉结渣问题,实现火电厂安全性和经济效益的同步提高,有广阔的发展前景。
【总页数】6页(P191-196)【作者】鄢嘉懿;王艺陶;李燕【作者单位】南京理工大学化学与化工学院【正文语种】中文【中图分类】O657.38;TQ533【相关文献】1.激光诱导击穿光谱(LIBS)光谱诊断与元素分析及激光功率、入射角度以及测试足巨离的改变对结果影响2.单脉冲(SP)和共线双脉冲(DP)激光诱导击穿光谱(LIBS)对土壤中Mn的检测能力的比较3.激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习算法快速测定石油焦中微量元素4.激光诱导击穿光谱(LIBS)法微损快速检测党参中Pb因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
激光诱导击穿光谱技术预测煤的黏温特性
激光诱导击穿光谱技术预测煤的黏温特性
许育鹏;汪天也;王树青
【期刊名称】《石油学报（石油加工）》
【年(卷),期】2024(40)3
【摘要】快速准确测定煤的黏温特性对气化炉操作具有重要意义,通常采取将煤烧灰测定其临界黏度温度的方法来确定煤的黏温特性。
激光诱导击穿光谱(LIBS)与化学计量方法结合在煤炭分析方面有许多独特优势。
收集41个代表性煤样,基于
DL/T 660—2007标准方法,测定相应煤灰的临界黏度温度,将其与煤样的LIBS谱图关联,利用化学计量学方法建立预测煤灰临界黏度温度的LIBS分析模型。
模型交互验证结果表明,LIBS方法与实验室标准方法之间具有良好的一致性,基于偏最小二乘回归(PLSR)、人工神经网络(ANN)和支持向量机回归(SVR)建立的分析模型对临界黏度温度的预测标准偏差分别为63、57、56℃,单个煤样的测试时间不超过5 min,满足工业现场快速分析的需求。
【总页数】6页(P827-832)
【作者】许育鹏;汪天也;王树青
【作者单位】中石化石油化工科学研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE624
【相关文献】
1.基于激光诱导击穿光谱技术的电厂入炉煤煤质在线检测技术研究
2.激光波长对煤激光诱导击穿光谱特性影响的试验研究
3.基于激光诱导击穿光谱技术定量分析煤中元素的研究
4.基于激光诱导击穿光谱的煤样典型特性研究
5.激光诱导击穿光谱技术结合Tr Ada Boost算法的煤粉颗粒流定量分析
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基于激光诱导击穿光谱的煤质灰分测定方法研究
摘要：本文旨在研究基于激光诱导击穿（LIBS）光谱技术用于煤质灰分测定的方法。
本文介绍了通过反向激光诱导击穿来测定煤质灰分的方法。
为了实现这一目标，首先采用激光系统分析不同煤样的光谱信号，并使用回归模型建立煤灰分的数学模型，以用于对不同煤样的煤灰分进行测定。
此外，实验结果表明，本文所提出的模型能够较好地反映煤质灰分的变化，且所建立的数学模型具有较高的预测精度。
关键词：激光诱导击穿；煤质灰分；反向激光诱导击穿；数学模型
正文：
1. 引言
近年来，煤是世界上最重要的能源之一，为满足迅速增长的能源需求，大量煤被开采和使用。
然而，煤的质量却很难确定，大多数煤类物质都具有复杂的结构和含气量，而普通质量测试方法很少能满足测定煤质的要求。
因此，一种可替代传统测试方法的技术必须被开发出来，以满足对煤质的快速高准确的测定要求。
所有波痕分析和质量测定的传统技术都不能满足这一要求，但激光诱导击穿光谱技术恰恰可以满足这一要求。
2. 正文
激光诱导击穿（LIBS）技术是一种使用激光束电子从物质中击穿的光谱分析技术，具有在极短的时间内进行快速、非接触的分析的优势。
目前，激光诱导击穿技术已经成功应用于煤质
定量分析领域。
利用激光诱导击穿技术可以实现连续在线煤质测定，通过收集的煤质的光谱信息，实现煤质的定量分析。
本文提出了一种基于反向激光诱导击穿（RLIBS）技术对煤质
灰分进行测定的方法。
该方法以激光系统分析不同煤样的光谱信号为基础，利用建立的数学模型来测定不同煤样的煤灰分，其中包括一个多元线性回归模型以确定最佳预测参数。
3. 结果和讨论
本文通过实验验证了所提出的RLIBS技术对煤质灰分的测定
方法的有效性。
实验结果说明，使用激光诱导击穿技术可以准确识别煤灰分的变化趋势，且所建立的数学模型具有较高的预测精度（R2=0.67）。
4. 结论
本文探讨了通过反向激光诱导击穿（RLIBS）技术来测定煤质
灰分的方法。
实验结果表明，本文所提出的模型能够较好地反映煤质灰分的变化，且所建立的数学模型具有较高的预测精度。
因此，基于激光诱导击穿的煤质灰分测定方法具有良好的应用前景，可望在分析煤类物质质量的领域发挥重要作用。
此外，激光诱导击穿的煤质灰分测定方法还可以用于煤矿的安全生产。
利用该测定方法，可以准确获取监测煤样的煤质灰分状况，并将此状况关联到煤矿采掘状况，以实时识别需要关注的安全隐患。
在空气污染控制方面，激光诱导击穿煤质灰分测定技术也能应用于煤烟中污染物的实时测定，从而提供基于实际情况的控制和治理方案。
测定煤质灰分时，还可以采用激光诱导击穿技术来测定其中的部分成分及成分特性。
比如，可以通过测定
煤粉的粒径和形状来估算煤质灰分的特征参数，这些参数可以为煤矿实施更有针对性的控制和保障提供技术支持。
另外，还可以利用激光诱导击穿技术来测定煤粉中存在的有害元素，如硫、氮、氯、氟等，以及煤粉中含水量的变化状况，以便加强对煤质灰分的监测和控制。
在未来，可以更加深入的研究如何运用激光诱导击穿技术来进行精确的煤质灰分测定，从而加强煤矿生产安全和空气污染控制。
除了在煤质灰分的测定中应用激光诱导击穿技术外，还可以尝试用该技术去测定其他一些物质，比如金属、石油和矿产等，以最大化它的潜在效用。
激光诱导击穿技术也可以用于检测地质环境和灾害状况，一方面可以及时监测地质环境变化情况，从而保护自然资源并防止灾害的发生；另一方面可以帮助准确分析地质灾害的范围和影响，为急救和紧急处理提供准确的、及时的支持。
总的来说，激光诱导击穿技术具有良好的应用前景，将来可望在各个领域得到越来越多的应用。
除了上述提到的应用外，激光诱导击穿技术还可以利用在生物医学领域。
它具有非常精准的测量能力和定位能力，可以用来高精度的检测和治疗各种疾病，如肿瘤的早期发现和手术介入治疗，在心血管疾病的治疗中也可以起到重要的作用。
而且，激光诱导击穿技术还可以在其他领域取得成功，如物理、化学和纳米技术等。
激光诱导击穿技术还可以用于无处不在的智能家居领域。
可以利用人脸识别和声纹识别等功能，制作出安全性更高的智能锁，来保护用户的隐私。
此外，激光诱导击穿技术也可以用于无线通信、工业传感器和摄像机等设备上，大大提升用户体验，方便使用者的智能管理。
归根结底，激光诱导击穿技术的应用前景广阔，只要人们有足够的创新精神，就会不断发现出新的应用和发展机会。
此外，激光诱导击穿技术还为可再生能源发电和电力分配过程带来了极大
的便利。
比如，激光诱导击穿传感器可以直接紧密相连在电力发电装置上，实时采集温度、压力和其他状态参数，从而更快捷地获得状态预测和分析，进而提高可再生能源发电效率，减少电力耗费，降低成本。
同时，再生能源发电过程中的安全性也可以得到有效的保障，以防止可能引发的安全问题。
当然，激光诱导击穿技术也可以扩展到新兴的无人驾驶技术中，通过激光诱导击穿传感器，可以准确检测出车辆环境中隐藏的危险物体，从而避免可能发生的伤害。
激光诱导击穿技术还可以加快车辆行驶速度，提高行驶安全性，具有极大的可行性和可靠性。
毕竟，在一个复杂的环境里，人类的视觉追踪系统就无法满足要求了，尤其是在夜间或复杂的天气条件下，激光诱导击穿技术的准确性和效率会远超人类的眼睛。
总的来说，激光诱导击穿技术在以上方面得到了广泛的应用，而且其优势能够更好地帮助人们节省时间和资源，大大提升工作效率。
但是，虽然激光诱导击穿技术已经发展得非常成熟，它仍有一些不足之处，如操作复杂、成本较高等。
因此，进一步研究和开发有必要，以进一步改善激光诱导击穿技术，并使其在各个领域都能有效发挥作用。