本發(fā)明涉及光譜分析技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的飛速發(fā)展，在許多領(lǐng)域諸如采礦、冶金、環(huán)保、化工、能源、文物珠寶、食品安全、生物制藥等中，需要對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行定性或定量分析。激光誘導(dǎo)擊穿光譜(laser-inducedbreakdownspectroscopy，libs)，是一種基于原子發(fā)射光譜的物質(zhì)成分分析技術(shù)，其原理是將激光脈沖經(jīng)過透鏡聚焦之后照射到被測(cè)樣品靶材的表面，激發(fā)產(chǎn)生等離子體，同時(shí)對(duì)等離子體演化過程中輻射產(chǎn)生的元素特征光譜進(jìn)行采集，并分析出該樣品中的元素種類及其含量。但是在現(xiàn)有l(wèi)ibs中，常采用的定量分析方法容易因譜線波動(dòng)或受其它譜線干擾造成分析結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法及裝置，以改善上述問題。

本發(fā)明較佳實(shí)施例提供一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法，所述方法包括：獲取定標(biāo)樣品集中每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度、所述待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度以及每條目標(biāo)譜線對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度；將每條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度除以其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度，其結(jié)果值作為該目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度；根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度以及預(yù)設(shè)的每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度；根據(jù)獲取到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第一定標(biāo)曲線。

本發(fā)明另一較佳實(shí)施例提供一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置，所述裝置包括：譜線強(qiáng)度獲取模塊，用于獲取定標(biāo)樣品集中的每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度、所述待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度以及每條目標(biāo)譜線對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度；相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于將每條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度除以其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度，其結(jié)果值作為該目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度；加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊，用于根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度以及預(yù)設(shè)的每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度；第一定標(biāo)曲線確定模塊，用于根據(jù)定標(biāo)樣品集中獲取到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第一定標(biāo)曲線。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法及裝置，首先獲取每個(gè)樣品中待測(cè)元素的濃度和該待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度，然后根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度、預(yù)先選取的每條目標(biāo)譜線對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度以及每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度的預(yù)設(shè)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算每個(gè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度，最后再根據(jù)獲取到的每個(gè)樣品中待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的定標(biāo)曲線。這種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法在內(nèi)定標(biāo)(參考譜線)的基礎(chǔ)上，采用多條譜線進(jìn)行加權(quán)處理，避免了單條譜線在定量分析中，因等離子體的波動(dòng)或外界干擾引起的譜線波動(dòng)，而造成的分析不準(zhǔn)確，有效的提高了系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種執(zhí)行基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的計(jì)算設(shè)備的方框示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一示例中生鐵樣品的光譜圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的流程圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置的功能模塊框圖。

圖標(biāo)：100-計(jì)算設(shè)備；110-基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置；120-存儲(chǔ)器；130-處理器；1102-譜線強(qiáng)度獲取模塊；1103-相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊；1104-加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊；1106-第一定標(biāo)曲線確定模塊；1108-參數(shù)遍歷模塊；1110-第二定標(biāo)曲線確定模塊；1112-決定系數(shù)計(jì)算模塊；1114-目標(biāo)定標(biāo)曲線確定模塊；1116-平均譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊；1118-濃度求取模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。該場(chǎng)景中采用便攜式libs系統(tǒng)獲取樣品的光譜，并將光譜輸出至計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)光譜分析，例如本公開涉及的待測(cè)元素的定量分析。

請(qǐng)參閱圖2，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種執(zhí)行基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的計(jì)算設(shè)備100的方框示意圖。計(jì)算設(shè)備可以是圖1中所示的計(jì)算機(jī)，但不限于此。該計(jì)算設(shè)備包括基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置110、存儲(chǔ)器120和處理器130。

存儲(chǔ)器120和處理器130之間直接或間接的電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互?；诙嘧V線加權(quán)的元素測(cè)量裝置110包括至少一個(gè)可以軟件或固件的形式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器120中或固化在計(jì)算設(shè)備100的操作系統(tǒng)中的軟件功能模塊。處理器130用于執(zhí)行存儲(chǔ)器120中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置110所包括的軟件功能模塊及計(jì)算機(jī)程序，以根據(jù)從libs系統(tǒng)獲取的光譜進(jìn)行待測(cè)基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量。

請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的流程圖。本實(shí)施例中的方法適用于計(jì)算設(shè)備100，以對(duì)樣品中的待測(cè)元素進(jìn)行定量分析。所應(yīng)說明的是，本方法不以圖3及下述的具體順序?yàn)橄拗?。下面將?duì)圖3所示的各步驟進(jìn)行詳細(xì)闡述。

步驟s101，獲取定標(biāo)樣品集中的每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度和該待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，定標(biāo)樣品集中的樣品的數(shù)量為多個(gè)，各樣品中待測(cè)元素的濃度可以獲知。

本實(shí)施例中，作為一種實(shí)施方式，可以采用圖1中所示的libs系統(tǒng)獲取各樣品的光譜，并針對(duì)獲取到的光譜選擇待測(cè)元素的兩條或兩條以上的目標(biāo)譜線。換言之，不同樣品中所選擇的待測(cè)元素的目標(biāo)譜線是相同的。

作為一個(gè)示例，如圖4所示，是本示例中某一生鐵樣品的光譜圖。假設(shè)待測(cè)元素為微量元素mn(錳)。參照?qǐng)D4，可以選擇待測(cè)元素mn的波長分別為403.08nm、403.31nm、403.45nm和404.14nm的四條mn元素譜線作為目標(biāo)譜線。這樣，在其他生鐵樣品中，也同樣必須選擇波長分別為403.08nm、403.31nm、403.45nm和404.14nm的四條mn元素譜線作為其目標(biāo)譜線。

步驟s102，求取待測(cè)元素每條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度的比值，將其作為該目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度。

步驟s103，根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度以及對(duì)每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度預(yù)設(shè)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算出每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度可以從光譜中獲知，例如在上述示例的圖4中，可以獲知每條mn元素的目標(biāo)譜線的強(qiáng)度、mn元素的其他非目標(biāo)譜線的強(qiáng)度以及其他元素(如鐵元素、硅元素、鈦元素等)的譜線強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，關(guān)于針對(duì)每條目標(biāo)譜線確定其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的方式通常是選取該目標(biāo)譜線波長附近的其他基體元素的譜線作為內(nèi)標(biāo)譜線。內(nèi)標(biāo)譜線是根據(jù)選擇的譜線的不同而不同的。例如，作為一種可能的實(shí)施方式，在對(duì)鋼鐵樣品中的mn元素進(jìn)行分析時(shí)，波長為403.45nm、404.14nm、404.88nm或其附近其他數(shù)值的mn元素可以選擇波長為404.58nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線；波長為475.4nm、476.24nm、478.34nm或其附近其他數(shù)值的mn元素等譜線，可以選擇波長為437.59nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線；波長為293.93nm或其附近其他數(shù)值的mn元素可以選擇波長為273.96nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線。

換言之，可以根據(jù)每條目標(biāo)譜線的波長，各自確定其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線。此處仍以上述的分析鋼鐵樣品中mn元素的示例為例，如果選擇波長為403.45nm、404.14nm、404.88nm的mn元素作為目標(biāo)譜線，則每條目標(biāo)譜線可以同時(shí)選取波長為404.58nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線；如果選擇波長為403.45nm、475.4nm、476.24nm的mn元素作為目標(biāo)譜線，則其中波長為403.45nm的mn元素目標(biāo)譜線可以選取波長為404.58nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線，而后兩條mn元素目標(biāo)譜線可以選取波長為437.59nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線；如果選擇波長為403.45nm、475.4nm、293.93nm的mn元素作為目標(biāo)譜線，則這三條目標(biāo)譜線可以依次選取波長為404.58nm、437.59nm、273.96nm的fe元素作為內(nèi)標(biāo)譜線。

可以理解的是，上述示例僅是示意性的，這并不排除在其他示例中可以結(jié)合優(yōu)選經(jīng)驗(yàn)對(duì)已選取的內(nèi)標(biāo)譜線進(jìn)行調(diào)整或?qū)⑵渲心骋粭l或多條內(nèi)標(biāo)譜線更換為其他基體元素的譜線。

另外，本實(shí)施例中，還可以對(duì)每條目標(biāo)譜線的內(nèi)標(biāo)譜線進(jìn)行掃描優(yōu)化，使得最終的定標(biāo)曲線的決定系數(shù)得到最大?？梢岳斫?，所述掃描優(yōu)化可以是指針對(duì)所選取的不同組合形式的內(nèi)標(biāo)譜線組進(jìn)行掃描遍歷，以使最后擬合得到的定標(biāo)曲線具有最佳擬合度。

本實(shí)施例中，每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度對(duì)應(yīng)有預(yù)設(shè)的初始權(quán)重系數(shù)，并且所有的初始權(quán)重系數(shù)之和為1。將每條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度除以其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度后乘以該條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度的初始權(quán)重系數(shù)，再求和，可以計(jì)算出每個(gè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。

作為一個(gè)示例，分別對(duì)m個(gè)同類基體的樣品(比如一套鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)樣品，樣品1#，樣品2#，…，樣品m#)，選取其中待測(cè)元素(例如mn元素)的n條目標(biāo)譜線以及確定每條目標(biāo)譜線對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線。本示例中，假設(shè)n條內(nèi)標(biāo)譜線為[r⁽¹⁾,r⁽²⁾,r⁽³⁾,...,r⁽ⁿ⁾]。以樣品1#為例，其n條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度為[i1,1,i1,2,i1,3,...,i1,n]，其n條內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度為為每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度預(yù)設(shè)初始的權(quán)重系數(shù)，構(gòu)成的初始權(quán)重系數(shù)組為[g1,g2,g3,...,gn]。將樣品1#的n條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度[i1,1,i1,2,i1,3,...,i1,n]除以各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度后與初始權(quán)重系數(shù)組[g1,g2,g3,...,gn]對(duì)應(yīng)相乘(點(diǎn)乘)，得到該樣品1#中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度y1，即：

那么，對(duì)于m個(gè)樣品，可以通過下式中的矩陣形式表達(dá)加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度的計(jì)算：

其中，yi,i＝1,2,...,m表示樣品i#中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。

需要說明的是，待測(cè)元素的多條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度的初始權(quán)重系數(shù)可以相同，也可以不同，但總和須為1。例如，n條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度的初始權(quán)重系數(shù)可以均為1/n。

步驟s105，根據(jù)獲取到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第一定標(biāo)曲線。

仍以步驟s103中的示例為例，令m個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度記作c＝[c1,c2,c3..,cm]^t。其中，ci表示樣品i#中待測(cè)元素的濃度，i＝1,2,3,…,m。

根據(jù)獲取到的定標(biāo)樣品集中每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，即，根據(jù)下面示出的各個(gè)擬合點(diǎn)(c1,y1),(c2,y2),(c3,y3),...,(cm,ym)進(jìn)行線性擬合，得到對(duì)應(yīng)該待測(cè)元素的第一定標(biāo)曲線，也可以稱之為初始定標(biāo)曲線：

其中，a和b為擬合參數(shù)。

本實(shí)施例中提供的初始定標(biāo)曲線雖然可能非最優(yōu)權(quán)重系數(shù)組對(duì)應(yīng)的定標(biāo)曲線，但其仍然可以一定程度的避免因等離子體的波動(dòng)或外界干擾引起的譜線波動(dòng)所造成的分析結(jié)果失準(zhǔn)，一定程度的提高系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

另外，本實(shí)施例中，可以對(duì)n條內(nèi)標(biāo)譜線構(gòu)成的內(nèi)標(biāo)譜線組[r⁽¹⁾,r⁽²⁾,r⁽³⁾,...,r⁽ⁿ⁾]進(jìn)行掃描優(yōu)化，每掃描一次，對(duì)應(yīng)不同的內(nèi)標(biāo)譜線組，然后重復(fù)上述的步驟擬合出新的初始定標(biāo)曲線。而后，可以從不同的初始定標(biāo)曲線中根據(jù)擬合曲線的決定系數(shù)確定出最優(yōu)的初始定標(biāo)曲線。

請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法的流程圖。如圖5所示，本實(shí)施例中基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法包括：

步驟s201，獲取定標(biāo)樣品集中每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度和該待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度。

步驟s202，求取待測(cè)元素每條目標(biāo)譜線的強(qiáng)度與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的強(qiáng)度的比值，將其作為該目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度。

步驟s203，根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度以及對(duì)每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度預(yù)設(shè)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算出每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。

步驟s205，根據(jù)獲取到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第一定標(biāo)曲線。

本實(shí)施例中步驟s201～步驟s205的具體實(shí)現(xiàn)方法可參照上述圖3所示步驟s101～步驟s105的詳細(xì)描述，在此不再贅述。

步驟s207，采用預(yù)設(shè)算法以預(yù)設(shè)值為步進(jìn)單位基于所述初始權(quán)重系數(shù)組進(jìn)行參數(shù)遍歷。

步驟s209，根據(jù)每次參數(shù)遍歷得到的權(quán)重系數(shù)組，重新計(jì)算每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。

本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)算法例如可以是，窮舉法或螞蟻算法，但不限于此。

本實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)值可以是0.01，但不限于此。

不失一般性地，在上述的m個(gè)樣品的示例中，以窮舉法為例，示例性地闡述以0.01為步進(jìn)單位基于初始權(quán)重系數(shù)組[g1,g2,g3,...,gn]進(jìn)行參數(shù)遍歷的實(shí)現(xiàn)方式。

詳細(xì)地，作為一種實(shí)施方式，可以將初始權(quán)重系數(shù)組分成兩組，分別為變動(dòng)組a和不動(dòng)組b。例如，將初始權(quán)重系數(shù)組中的任意2個(gè)權(quán)重系數(shù)抽取出來構(gòu)成變動(dòng)組，其余的n-2個(gè)權(quán)重系數(shù)構(gòu)成不動(dòng)組，則共有種分組方式。例如，變動(dòng)組a可以是[g1,g2]，相應(yīng)地，不動(dòng)組b可以是[g3,g4,...,gn]。

進(jìn)行窮舉遍歷時(shí)，外層大循環(huán)：令a組、b組兩組中的一個(gè)組的權(quán)重系數(shù)之和(例如a組，即g1與g2之和)每次增大0.01，另一組之和(例如b組，即g3,g4,…，gn之和)每次減小0.01，直至減小的那一組減至0為止。

第一內(nèi)層循環(huán)：先保持b組內(nèi)的各權(quán)重系數(shù)不變，使a組內(nèi)的某一部分權(quán)重系數(shù)每次增大0.01，相同個(gè)數(shù)的另一部分權(quán)重系數(shù)同時(shí)每次減小0.01，直至減小的那一部分減至0為止。例如，a為[g1,g2]時(shí)，可以令g1,g2中的一個(gè)(例如g1)每次增大0.01，另一個(gè)(例如g2)每次減小0.01，直至減小的那一個(gè)為0為止。

第二內(nèi)層循環(huán)：將b組再按照上述分組方式進(jìn)一步分成兩組，其中一組為變動(dòng)組a1，另一組為不動(dòng)組b1。例如，b組為[g3,g4,...,gn]時(shí)，選取其中的任意2個(gè)權(quán)重系數(shù)構(gòu)成變動(dòng)組a1，其余的權(quán)重系數(shù)構(gòu)成不動(dòng)組b1，共有種組合方式。例如，n＝5，則[g3,g4]可以為a1組，[g5]可以為b1組，令[g3,g4]的權(quán)重系數(shù)之和每次增大0.01，[g5]每次減小0.01，直至g5為0為止。

第三層內(nèi)循環(huán)：令[g3,g4]中的一個(gè)權(quán)重系數(shù)(例如g3)每次增大0.01，另一個(gè)(例如g4)每次減小0.01，直至減小至0為止。

采用窮舉法時(shí)，每循環(huán)一次(參數(shù)遍歷一次)得到一組權(quán)重系數(shù)，根據(jù)每次得到的權(quán)重系數(shù)組重新計(jì)算一次每個(gè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度，計(jì)算方法參照上述步驟s203的描述。

步驟s211，根據(jù)每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和上述重新計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第二定標(biāo)曲線。

不難理解，本實(shí)施例中的第二定標(biāo)曲線可以有多個(gè)。

該步驟s211的具體實(shí)現(xiàn)過程可以參照上述步驟s205和步驟s105的闡述。

步驟s213，計(jì)算所述第一定標(biāo)曲線和每個(gè)第二定標(biāo)曲線的決定系數(shù)。

所述決定系數(shù)也稱作擬合優(yōu)度，表征回歸直線對(duì)觀測(cè)值的擬合程度。決定系數(shù)r²的值越大表示回歸直線對(duì)觀測(cè)值的擬合程度越好，r²的最大值為1。

分別計(jì)算出第一定標(biāo)曲線和多個(gè)第二定標(biāo)曲線的決定系數(shù)，并進(jìn)行比較，以便選擇最優(yōu)的定標(biāo)曲線。

當(dāng)然，可以理解的是，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以預(yù)設(shè)一變量max，然后計(jì)算出第一定標(biāo)曲線的決定系數(shù)r0²，并將r0²賦值給max。在后續(xù)參數(shù)遍歷時(shí)，每循環(huán)一次則計(jì)算出當(dāng)前第二定標(biāo)曲線的決定系數(shù)r1²，并將r1²與當(dāng)前的max值比較，若r1²大于max，則將r1²賦值給max并繼續(xù)下一次循環(huán)，若r1²小于或等于max，則直接繼續(xù)下一次循環(huán)，如此直至循環(huán)結(jié)束。結(jié)束后，max值即為最大的決定系數(shù)值。

步驟s215，選取決定系數(shù)最大的定標(biāo)曲線作為待測(cè)元素的目標(biāo)定標(biāo)曲線。

本實(shí)施例中提供的目標(biāo)定標(biāo)曲線是最優(yōu)權(quán)重系數(shù)組對(duì)應(yīng)的定標(biāo)曲線，其可以有效的避免因等離子體的波動(dòng)或外界干擾引起的譜線波動(dòng)所造成的分析結(jié)果失準(zhǔn)，明顯提高系統(tǒng)的分析準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

可以理解的是，本實(shí)施例中，還可以對(duì)n條內(nèi)標(biāo)譜線構(gòu)成的內(nèi)標(biāo)譜線組[r⁽¹⁾,r⁽²⁾,r⁽³⁾,...,r⁽ⁿ⁾]進(jìn)行掃描優(yōu)化，每掃描一次，對(duì)應(yīng)不同的內(nèi)標(biāo)譜線組，然后重復(fù)上述的步驟確定出相應(yīng)的目標(biāo)定標(biāo)曲線。而后，再從多個(gè)目標(biāo)定標(biāo)曲線中根據(jù)擬合曲線的決定系數(shù)確定出最優(yōu)的目標(biāo)定標(biāo)曲線。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中，在獲取目標(biāo)定標(biāo)曲線后，可以根據(jù)目標(biāo)定標(biāo)曲線以及對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)組計(jì)算出未知濃度的待測(cè)樣品的濃度值。

詳細(xì)地，計(jì)算未知濃度的待測(cè)樣品濃度值的實(shí)現(xiàn)方式可以是：首先，獲取待測(cè)樣品中待測(cè)元素的每條目標(biāo)譜線及其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度，所述待測(cè)樣品中待測(cè)元素的濃度未知；然后，根據(jù)所述目標(biāo)定標(biāo)曲線對(duì)應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)組、上述獲取到的待測(cè)樣品中待測(cè)元素的每條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度以及每條內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度，計(jì)算該待測(cè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度；最后，將計(jì)算得到的待測(cè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度代入目標(biāo)定標(biāo)曲線的方程式中，求出待測(cè)樣品中待測(cè)元素的濃度。

以一mn元素濃度未知的生鐵樣品為示例，假設(shè)求取生鐵樣品中mn元素的目標(biāo)定標(biāo)曲線時(shí)，選擇的是波長分別為403.08nm、403.31nm和403.45nm的三條mn元素譜線作為目標(biāo)譜線，并選擇波長為404.58nm的fe元素同時(shí)作為三條目標(biāo)譜線的內(nèi)標(biāo)譜線。那么，在求該mn元素濃度未知的生鐵樣品中mn元素濃度時(shí)，可以通過libs系統(tǒng)獲得該樣品的光譜，然后從光譜中獲知403.08nm、403.31nm和403.45nm的三條mn元素目標(biāo)譜線的強(qiáng)度以及內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度。而后，根據(jù)目標(biāo)定標(biāo)曲線對(duì)應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)組、目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度以及內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度計(jì)算出該樣品中mn元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。最后，將加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度代入目標(biāo)定標(biāo)曲線的方程表達(dá)式中，求出mn元素的濃度值。

較佳地，可以依照上述方法多次采集待測(cè)樣品的光譜，然后獲得多個(gè)濃度值，然后再求多個(gè)濃度值的平均值作為最終結(jié)果。

當(dāng)然，作為另一種實(shí)施方式，還可以多次采集待測(cè)樣品中待測(cè)元素的光譜，然后根據(jù)多次獲取結(jié)果，計(jì)算每條目標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度以及每條內(nèi)標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度，再根據(jù)目標(biāo)定標(biāo)曲線對(duì)應(yīng)的最優(yōu)權(quán)重系數(shù)組、上述獲取到的每條目標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度以及每條內(nèi)標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度，計(jì)算該待測(cè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度，最后將計(jì)算得到的待測(cè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度代入目標(biāo)定標(biāo)曲線的方程式中，求出待測(cè)樣品中待測(cè)元素的濃度。

本實(shí)施例提供的基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量方法不僅適用于便攜式物質(zhì)成分分析儀，而且適用于其他激光誘導(dǎo)擊穿光譜的元素成分定量分析儀器。

請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置110的功能模塊框圖。該基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置110包括譜線強(qiáng)度獲取模塊1102、加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1104、第一定標(biāo)曲線確定模塊1106、參數(shù)遍歷模塊1108、第二定標(biāo)曲線確定模塊1110、決定系數(shù)計(jì)算模塊1112、目標(biāo)定標(biāo)曲線確定模塊1114、平均譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1116、濃度求取模塊1118。

所述譜線強(qiáng)度獲取模塊1102，用于獲取定標(biāo)樣品集中每個(gè)樣品的待測(cè)元素的濃度和所述待測(cè)元素的至少兩條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度。該譜線強(qiáng)度獲取模塊1102可用于執(zhí)行圖3中所示的步驟s101和圖5中所示的步驟s201，具體的操作方法可參照上述步驟s101和步驟s201的描述。

所述相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1103，用于求待測(cè)元素每條目標(biāo)譜線強(qiáng)度與其對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的比值，將其作為該目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度。

所述加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1104，用于根據(jù)每個(gè)樣品中每條目標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度、預(yù)先確定的每條目標(biāo)譜線對(duì)應(yīng)的內(nèi)標(biāo)譜線的譜線強(qiáng)度以及每條目標(biāo)譜線的相對(duì)譜線強(qiáng)度預(yù)設(shè)的初始權(quán)重系數(shù)，計(jì)算每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度，還用于根據(jù)每次參數(shù)遍歷得到的權(quán)重系數(shù)組，重新計(jì)算每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度。該加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1104可用于執(zhí)行圖3中所示的步驟s103和圖5中所示的步驟s203及s209，具體的操作方法可參照上述步驟s101、步驟s201及步驟s209的描述。

所述第一定標(biāo)曲線確定模塊1106，用于根據(jù)獲取到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第一定標(biāo)曲線。該第一定標(biāo)曲線確定模塊1106可用于執(zhí)行上述步驟s105以及步驟s205，具體的操作方法可參照上述步驟s105以及步驟s205的描述。

所述參數(shù)遍歷模塊1108，用于采用預(yù)設(shè)算法以預(yù)設(shè)值為步進(jìn)單位基于所述初始權(quán)重系數(shù)組進(jìn)行參數(shù)遍歷。該參數(shù)遍歷模塊1108可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟s207，具體的操作方法可參照上述步驟s207的描述。

所述第二定標(biāo)曲線確定模塊1110，用于根據(jù)每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的濃度和上述重新計(jì)算得到的每個(gè)樣品中所述待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度進(jìn)行線性擬合，確定用于對(duì)該待測(cè)元素進(jìn)行定量分析的第二定標(biāo)曲線。該第二定標(biāo)曲線確定模塊1110可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟s211，具體的操作方法可參照上述步驟s211的描述。

所述決定系數(shù)計(jì)算模塊1112，用于計(jì)算所述第一定標(biāo)曲線和每個(gè)第二定標(biāo)曲線的決定系數(shù)。該決定系數(shù)計(jì)算模塊1112可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟s213，具體的操作方法可參照上述步驟s213的描述。

所述目標(biāo)定標(biāo)曲線確定模塊1114，選取決定系數(shù)最大的定標(biāo)曲線作為所述待測(cè)元素的目標(biāo)定標(biāo)曲線。該目標(biāo)定標(biāo)曲線確定模塊1114可用于執(zhí)行圖5中所示的步驟s215，具體的操作方法可參照上述步驟s215的描述。

所述平均譜線強(qiáng)度計(jì)算模塊1116，用于計(jì)算每條目標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度以及每條內(nèi)標(biāo)譜線的平均譜線強(qiáng)度。

所述濃度求取模塊1118，用于將計(jì)算得到的所述待測(cè)樣品中待測(cè)元素的加權(quán)相對(duì)譜線強(qiáng)度代入所述目標(biāo)定標(biāo)曲線，求出所述待測(cè)樣品中待測(cè)元素的濃度。

以上各模塊可以是由軟件代碼實(shí)現(xiàn)，此時(shí)，上述的各模塊可存儲(chǔ)于計(jì)算設(shè)備100的存儲(chǔ)器內(nèi)。以上各模塊同樣可以由硬件例如集成電路芯片實(shí)現(xiàn)。

需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于多譜線加權(quán)的元素測(cè)量裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，裝置實(shí)施例部分未提及之處，可參考前述方法實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來實(shí)現(xiàn)。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：u盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。