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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于激光诱导击穿光谱技术的碱金属Na定量检测
  • 105
  • 作者

    沈思劼李驰周王峥王珍珍严俊杰侯宗余王哲出口祥啓

  • 单位

    西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室清华大学能源与动力工程系新型电力系统运行与控制全国重点实验室教育部低碳清洁能源创新国际合作联合实验室清华-力拓资源能源与可持续发展研究中心清华大学碳中和研究院清华大学山西清洁能源研究院德岛大学大学院社会产业理工学研究部

  • 摘要
    低品质煤等高碱燃料在热利用过程中释放的碱金属化合物会影响热力设备的正常运行,因此,低品质煤中碱金属含量的快速在线检测对控制燃烧过程中碱金属释放具有重要意义。以碱金属Na元素为检测对象,采用不同比例的石墨与氯化钠粉末的混合样品为实验样品,研究了激光诱导击穿光谱(LIBS)技术测量样品中Na元素的影响因素。对比了两种信号强度的计算方式对信号稳定性的影响,分析了实验参数对信号强度和信噪比的影响规律,并建立了Na元素的定量计算模型。研究表明,Na元素的特征谱线Na I 588.995 nm和Na I 589.592 nm适合作为主要分析谱线,采用Na元素双线特征谱线的面积强度作为Na元素的信号强度,可以有效地提高信号稳定性。当激光能量为60 mJ、延迟时间为1000 ns时,光谱信号强度的相对标准偏差较低且信噪比高。以光谱信号强度为输入量,样品中Na元素的添加量为输出量,采用传统定标法、偏最小二乘法(PLS)以及支持向量机(SVR)建立定量计算模型,并对比分析各模型的精度。结果表明,在样本数量少而输入量多的情况下,PLS模型会出现过拟合现象。SVR模型的拟合精度为0.9783,训练集的根均方百分比误差为13.42%,测试集的根均方百分比误差为13.51%,相比于传统的定标模型,在样本数量较少的情况下,SVR模型精度最高,可以更好的校正基体效应带来的影响,提高低品质煤中碱金属定量检测的精度。
  • 关键词

    激光诱导击穿光谱低品质煤碱金属定量分析多元校正模型

  • 文章目录
    1 实验系统
    1.1 实验装置
    1.2 实验样品
    2 实验结果与分析
    2.1 Na特征谱线的选取
    2.2 实验参数对Na元素检测的影响
    2.3 碱金属定量分析
    2.3.1 模型评价指标
    2.3.2 定量计算模型
    3 结论
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