煤样高度对激光测量煤灰分准确度影响的研究

李云红,文 达,李弘昊,周小计,刘 喆

(1.西安工程大学电子信息学院,陕西 西安 710048；2. 北京大学信息科学技术学院,北京 100871)

1 引 言

煤灰分是指煤中矿物质燃烧后生成的各种金属和非金属氧化物与盐类,是煤炭利用中的一个重要参数,其分析结果是推导动力用煤的灰熔点高低、结渣腐蚀特性以及燃烧特性的重要依据。传统的煤灰分析方法采用标准灰化法将煤粉制成灰样,再通过化学溶液滴定、电化学或者光谱方法进行分析,存在着取样误差很大以及制样分析周期长等缺陷[1]。激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,简称LIBS)是一种原子发射谱线分析技术,通过一束强脉冲激光烧蚀样品表面激发出等离子体,然后探测等离子体的发射谱线,来进行定量或定性分析。具有无需复杂的样品制备、远距离测量、多元素同时分析、迅速测量以及对样品损伤小等优点[2-5]。LIBS技术的应用范围非常广泛,在工业控制[6]、环境诊断[7]、生物医学[8-9]、历史文化遗产[10]以及法医[11]等方面有重要应用。

针对LIBS在煤质方面的检测,山西大学张雷[12]、尹王宝等[13-14]采用LIBS技术研制了一台煤质分析的实验室原型机,提出了一种基于单/双峰Lorentzian拟合的光谱拟合方法来计算各元素谱线强度,降低谱线强度的RSD值；在定标建模方面,提出了PSO参数寻优式SVM回归建模方法,用于对燃煤工业分析指标进行预测。清华大学王哲等[15-16]提出了一种主导因素和偏最小二乘法相结合的定量分析方法,选取主要元素的多元特性谱线作为主导因素,对整个光谱区域的模型进行二次PLS方法的深度校正,发现结果优于传统的PLS模型。……