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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明公开了一种智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，包括依次连接的操作参数数据单元、等离子体信号激发单元、光谱信号接收单元、光谱信号质量评估单元以及操作参数调节单元，通过将最大化光谱信号信噪比为目标，利用遗传优化算法与现场可编程逻辑门阵列硬件，实现LIBS激发光路系统与LIBS收集光路系统中延迟时间、积分时间、激光能量等操作参数的实时在线调节，直接将改变操作参数得到的信号进行信噪比质量评估分析，通过优化算法计算最佳操作参数，反馈至硬件进行调节。该方法能够适用于不同待测对象，并迅速找到最优操作参数，具有高准确性，强稳定性，投资成本少等优点。

主权项：1.一种智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统，其特征在于，所述智能在线优化的激光诱导击穿光谱系统包括依次连接的操作参数数据单元、等离子体信号激发单元、光谱信号接收单元、光谱信号质量评估单元以及操作参数调节单元，其中：所述操作参数数据单元，用于接收操作参数调节单元输出的操作参数数据，并将操作参数数据发送给等离子体信号激发单元与光谱信号接收单元，其中所述操作参数包括延迟时间、积分时间和激光能量；所述等离子体信号激发单元，用于根据操作参数数据发射激光，并通过聚焦光路到达待测样品表面；所述光谱信号接收单元，用于根据操作参数数据接收待测样品表面电离产生的光谱信号；所述光谱信号质量评估单元，用于根据所述光谱信号计算信噪比，其中所述光谱信号质量评估单元包括ADC模块和信噪比计算模块，其中：所述ADC模块，用于对所述光谱信号进行模数转换；所述信噪比计算模块包括依次连接的底噪信号获取模块、特征谱线强度计算模块、特征谱线宽度计算模块、噪声均方根值计算模块和信噪比计算模块，其中：所述底噪信号获取模块，用于在未获取光谱信号前，采集由暗电流和散射光产生的底噪信号；所述特征谱线强度计算模块，用于根据模数转换后的光谱信号计算特征谱线强度，且具体计算公式为： 其中，I为待测元素特征谱线的积分强度值，a和b分别为所述特征谱线中心波长相邻的两个波谷位置的波长点，Yj′为去除底噪后的信号强度，且Yj′＝Yj-ε，ε为底噪信号，Yj为波长j处光谱强度值；所述特征谱线宽度计算模块，用于计算特征谱线宽度，且具体计算公式为：w＝λN-λ1，其中，w为待测元素特征谱线宽度即当前待测元素特征谱线从第1个波长点到第N个波长点横跨的波长范围，λ1和λN分别为待测元素特征谱线的第1个波长点和第N个波长点的波长值；所述噪声均方根值计算模块，用于计算噪声均方根值，且具体计算公式为： 其中，σ为待测元素特征谱线总噪声，rmsσ为待测元素特征谱线的噪声均方根值，σi为第i个波长位置信号强度，i∈[1,a]∪[b,N]；所述信噪比计算模块，用于计算信噪比，且具体计算公式为： 所述操作参数调节单元，用于接收信噪比，并通过寻优算法获取最大信噪比对应的操作参数，并将所述操作参数发送给操作参数数据单元。

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