激光与红外

作者：李云红

单位：1.西安工程大学电子信息学院,陕西 西安 710048；2.北京大学电子学院,北京100871；3.中北大学 省部共建动态测试技术国家重点实验室,山西 太原 030051；4．内蒙航天动力机械测试所,内蒙古 呼和浩特010076；

关键词：煤质检测;激光诱导击穿光谱;延迟时间;谱线强度;相对标准偏差

基金：国家自然科学基金项目(No.61727819)；陕西省科技厅自然科学基础研究重点项目(No.2022JZ-35)资助。

为了准确检测煤样的各种元素含量、灰分和发热量等工业指标,提出利用激光诱导击穿光谱技术进行煤样的光谱强度信息采集。激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的元素分析技术,通过高能脉冲激光聚集在样品表面,分析等离子体释放出的元素谱线信息,得出样品元素含量和组成。而光谱信息采样的延迟时间是光谱检测中一个非常重要的参数,为了研究延迟时间对煤样激光诱导击穿光谱信号强弱的影响,提出了通过连续背景强度变化和相对标准偏差计算来判定测量煤样的最佳延迟时间。本研究选取山东济南众标科技有限公司的三种标准煤样作为研究对象,实验测试使用Nd∶YAG脉冲激光器,波长为1064nm。对于煤质的检测,采用AvaSpec Dual型光纤光谱仪,光谱探测波长范围为两通道195～467nm和615～973nm。延迟时间为247～252 μs对三种标准煤样ZBM100、ZBM101、ZBM104的光谱信息进行特征分析,通过光谱信号强度和连续背景强度随延迟时间变化的关系,判断出247～252 μs范围内的最佳延迟时间。随着延迟时间的增加,连续背景强度快速衰减,在250 μs时,连续背景强度和光谱信号强度分别衰减到延迟时间为247 μs时的30和50。其次通过在不同延迟时间下相对标准偏差的计算,判断出标准煤样样本中Al、Si、Fe三种元素最佳延迟时间为247 μs、248 μs、249 μs所对应的标准偏差达到最小值,得到因选用标准煤样对象不同其相对标准偏差对应元素的最佳延迟时间也会有所差异。研究结果表明,三种标准煤样ZBM100、ZBM101、ZBM104的光谱强度在247～252 μs的最佳采样延迟时间为250 μs。此实验研究结果,为激光诱导击穿光谱技术探测和分析煤质检测的最佳延迟时间提供了依据。

来源：2023年第10期

《激光与红外》期刊编辑部

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