专利名称：一种基于光谱相关性的元素识别方法
技术领域：
本发明涉及被测物中元素组成识别及含量高低分析领域，具体说是一种基于光谱相关性的元素识别方法。
背景技术：
目前在原子光谱分析方法领域，绝大多数采用的定性方法为特征谱线选取识别法。其特点是，根据采集光谱峰值所对应的波长，与特定数据库中各个元素的特征谱线进行比对，当采集光谱谱线与数据库中某元素的大多数特征谱线吻合时，即判定待测未知样本中存成此种元素。这种判定方法的缺点是，它只是简单的将采集光谱与特征谱线比对，完全没有考虑元素本身特征谱线所对应光谱强度的强弱关系，极有可能造成把一个元素光谱的弱谱线判定为另外一个元素的光谱强谱线。以铁基体中所含稀有金属定性判定为例，由于铁元素特征谱线极多，造成整个光谱图谱峰非常密集，通过传统的特征谱线选取识别法，势必造成将很多检测到的铁元素谱线判定为其他元素的特征谱线，同时也很有可能将检测到的稀有金属谱线淹没在铁基体特征谱线中。所以这种传统的特征谱线选取识别法，在定性分析上会造成元素识别的错误，极大的影响了未知元素定性分析的准确性。由于对未知元素判断不准确，那么定性分析更加无从谈起。本专利所采用的相关系数计算法，可以通过标准元素谱线数据库中，特征谱线的强度关系，与待测谱线的强弱关系进行统计，能够准确得出未知样本中所含元素的种类，同时在此定性分析的基础上，通过待测谱线与标准数据库中特征谱线进行的相关系数计算，还能够得出这些元素所含浓度的高低，并从软件中用不同深浅的颜色直观的体现在图形界面上，以达到准确定性分析同时进行半定量分析的目的。
发明内容
为了解决现有技术中对被测物所含元素判断过程的繁琐，本发明的目的在于提出一种基于光谱相关性的元素识别方法，快速有效并同时可对多元素进行分析。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是一种基于光谱相关性的元素识别方法，基于光谱相关性，通过获取被测物的原子激发光谱，定性判断被测物中元素的组成及含量高低。具体步骤如下步骤1:建立元素标准谱图库，所述元素标准谱图库由峰值波长向量W、归一化后强度向量Y、档位向量D组成，预先存储在计算机中；步骤2 :获取被测物的光谱，确定所测的光谱波长范围；步骤3:对所获得的激发光谱进行寻峰处理，峰值对应波长向量为V = [vl,v2, . . . , vm]；步骤4 :峰值对应波长向量V与标准谱图库比较，根据强档峰值的交集判断所选元素是否存在；步骤5 :如果存在某元素，计算该元素标准谱图与所测谱图的相关系数；如果不存在某元素，返回步骤2。步骤6 :根据相关系数高低判断元素浓度高低。所述元素标准谱图库可以通过对高纯物质测量获得；对于不易获得高纯物质的元素可以根据标准原子发射光谱数据库获得。所述元素标准谱图库由峰值波长向量W = [wl, w2, . . . , wn],归一化后强度向量Y=[yl，y2, ... , yn],档位向量 D = [dl, d2, ... , dn],其中 η 为波峰数量。所述档位向量D标识峰值强度的高低，通过档位向量辨识强谱线、中强谱线及弱谱线，其分档规则为如果强度yi大于高档位限12，则该强度为强谱线；如果强度yi大于低档位限11且小于高档位限12，则该强度为中强谱线。如果强度yi小于低档位限11，则该强度为弱谱线。所述步骤2获取被测物的激发光谱为宽谱段光谱。所述相关系数的计算公式为
权利要求
1.一种基于光谱相关性的元素识别方法，包括捷联惯性导航系统和视景仿真系统，其特征在于，其特征在于基于光谱相关性，通过获取被测物的原子激发光谱，定性判断被测物中元素的组成及含量高低。具体步骤如下 步骤1:建立元素标准谱图库，所述元素标准谱图库由峰值波长向量W、归一化后强度向量Y、档位向量D组成，预先存储在计算机中； 步骤2 :获取被测物的光谱，确定所测的光谱波长范围； 步骤3:对所获得的激发光谱进行寻峰处理，峰值对应波长向量为V= [vl，v2,vm]； 步骤4 :峰值对应波长向量V与标准谱图库比较，根据强档峰值的交集判断所选元素是否存在； 步骤5 :如果存在某元素，计算该元素标准谱图与所测谱图的相关系数；如果不存在某元素，返回步骤2。
步骤6 :根据相关系数高低判断元素浓度高低。
2.根据权利要求1所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述元素标准谱图库可以通过对高纯物质测量获得；对于不易获得高纯物质的元素可以根据标准原子发射光谱数据库获得。
3.根据权利要求1所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述元素标准谱图库由峰值波长向量W = [wl,w2,. . .，wn],归一化后强度向量Y = [yl, y2,...,yn],档位向量D = [dl, d2, . . . , dn],其中η为波峰数量。
4.根据权利要求3所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述档位向量D标识峰值强度的高低，通过档位向量辨识强谱线、中强谱线及弱谱线，其分档规则为如果强度yi大于高档位限12，则该强度为强谱线；如果强度yi大于低档位限11且小于高档位限12，则该强度为中强谱线。如果强度yi小于低档位限11，则该强度为弱谱线。
5.根据权利要求1所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述步骤2获取被测物的激发光谱为宽谱段光谱。
6.根据权利要求1所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述相关系数的计算公式为
7.根据权利要求6所述的一种基于光谱相关性的元素识别方法，其特征在于，所述s为I表示存在该元素;s为O表示不存在该元素。
全文摘要
本发明涉及一种被测物中元素组成及含量高低的识别方法，具体步骤为1)建立元素标准谱图库；2)获取被测物的光谱，确定所测光谱波长范围；3)对被测光谱进行寻峰处理；4)判断所选元素在被测物中是否存在；5)存在某元素前提下，计算谱图的相关系数；6)根据相关系数高低判断元素浓度高低。本方法适用于激光诱导击穿光谱分析、火花直读光谱分析、荧光光谱分析等基于宽波段范围的原子发射光谱分析仪器。本发明能够快速判断被测物质中的元素组成，同时显示元素含量高低；而且可以同时判断多种元素，判断结果更准确，应用实现更容易。
文档编号G01N21/63GK103063621SQ20111032364
公开日2013年4月24日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者孙兰香, 于海斌, 丛智博, 辛勇, 杨志家, 施昭 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所