基于多元回歸的LIBS鋼液成分定量分析.pdf

1、鋼鐵制造行業(yè)是中國國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的重要支柱，其高速發(fā)展對鋼鐵冶煉過程提出高標準要求。鋼液成分檢測是生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前傳統(tǒng)鋼液成分檢測方法無法滿足現(xiàn)階段冶金水平的需要，采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)（Laser Induced Breakdown Spectroscopy，簡稱LIBS）檢測鋼液成分十分必要。
　　將LIBS技術(shù)應(yīng)用于鋼液成分定量分析。在實驗室環(huán)境下搭建LIBS實驗平臺，根據(jù)實驗要求合理選擇實驗設(shè)備，如LIBS2500-

2、7光譜分析系統(tǒng)、Nd:YAG激光器和中頻爐等。對激光與鋼液樣品之間的作用過程進行理論研究，詳細闡述了其作用原理和影響光譜強度的因素，系統(tǒng)分析了基體效應(yīng)對定量分析的影響以及進行LIBS定量分析時所需的理論依據(jù)，為LIBS鋼液成分定量分析奠定了理論基礎(chǔ)。由于傳統(tǒng)的單變量定量分析法存在很大缺陷，深入研究了多種多元回歸定量分析方法，其中包括多元線性定量分析法、多元二次非線性定量分析法、改進的多元二次非線性定量分析法和基于粒子群優(yōu)化支持向量機（P

3、article Swarm Optimization Support Vector Machine，簡稱PSO-SVM）定量分析法。
　　將上述多元回歸方法在LIBS實驗系統(tǒng)中實際應(yīng)用，對鋼液成分中的Mn元素進行定量分析，采用擬合優(yōu)度（R2）、相對標準偏差（RSD）、均方根誤差（RMSE）三個指標對預(yù)測結(jié)果進行評估。多元線性定量分析法相比單變量定量分析法R2由0.843提高到了0.893，RSD從23.5％降低為15.1%，RMS

4、E由0.197%降低為0.126%。采用多元二次非線性定量分析法相比多元線性定量分析法評價指標又得到了一定提高，R2由0.893上升到0.910，RSD由15.1%下降為10.3%，RMSE由0.126%下降為0.091%，將此模型改進后，評價指標得到了進一步提升， R2、RSD、RMSE分別為0.918、9.3%和0.085%。在PSO-SVM定量分析算法的預(yù)測結(jié)果中，R2、RSD、RMSE分別為0.937、8.16%和0.051%，