便携式LIBS结合SSA-KELM的废钢成分定量分析方法.pdfVIP

第44卷，第9期光谱学与光谱分析Vol44,No.9,pp2412-2419

2024年9月SpectroscopyandSpectralAnalysisSeptember,2024

便携式LIBS结合SSA-KELM的废钢成分定量分析方法

黄晓红1²，刘晓辰1,²，刘艳丽3*，宋超1.2，孙永长1，2，张庆军4

1.华北理工大学人工智能学院，河北唐山063210

2.河北省工业智能感知重点实验室，河北唐山063210

3.河钢集团钢研总院，河北石家庄050000

4.华北理工大学综合测试分析中心，河北唐山063210

摘要废钢是电炉炼钢的重要原料，为有效利用废钢，需对废钢中各元素进行检测。提出了麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法

优化的核极限学习机（SSA-KELM)与激光诱导击穿光谱技术（LIBS)相结合的新方法，对中低合金钢和低合

金钢的钢样共12组样品进行元素含量建模分析。首先通过便携式LIBS光谱仪采集两类共计12种不同的废

钢样品在170～400nm范围内的激光诱导击穿光谱数据，为降低实验波动影响，每个试验样品的表面均匀

选取28个不同的位置进行检测，使用K值校验剔除粗大误差，并将剩余数据进行平均处理，最终得到12个

样品共336组平均光谱数据；然后对获得的光谱数据进行基线校正和归一化处理，降低基线波动影响；然后

选出待检测元素的多条相关谱线共65条作为模型的输入特征，接着对光谱数据进行训练集与测试集的划

分，从每类钢种中随机选择一个样品，提取其处理后的光谱数据作为模型的测试集，剩余数据作为模型的训

练集，利用麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法（SSA)对核极限学习机（KELM)进行参数寻优，针对相关元素进行建模。最终所建

立的C、Cu、Mn、Cr、Ni、Si、V、Al、Ti元素的模型在验证集的相关决定系数（R²）和均方根误差（RMSE)平

均为0.996和0.016。实验比较了单变量校正模型和基于遗传算法优化的核极限学习机（GA-KELM)的多变

量校正模型的定量分析效果，结果表明，与单变量校正模型和遗传算法和核极限学习机（GA-KELM)模型相

比，SSA-KELM模型的所有指标都有显著提高，作为多变量模型的KELM与麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法相结合，能够有

效的减弱多种因素对待分析元素的干扰，增强定量分析的性能，通过与便携式LIBS系统结合，可用于现场

作业，实现对废钢中各元素含量的快速精准检测。

关键词激光诱导击穿光谱；废钢；麻雀有哪些信誉好的足球投注网站算法；核极限学习机；定量分析

中图分类号：0433.4文献标识码：AD0l:10.3964/j.issn.1000-0593(2024)09-2412-08

行钢铁的冶炼不仅环保节能，节省了大量的资源，还能获得

引言更好的冶炼效果。废钢主要用于短流程电炉炼钢，作为主料

使用，或在长流程转炉炼钢中作为添加料使用，对钢铁企业

钢铁拥有良好的综合力学性能，能够依靠其韧性和塑性的转型及可持续发展也具有积极的推动作用，在未来钢铁的

加工成任何形状，凭借低廉的价格和可靠的质量成为世界上发展中占据着重要地位。废钢被用于炼钢之前，要对废钢进

被最为广泛使用材料之一。但伴随着钢铁的大量生产和使行合理的分类，废钢中元素含量检测是钢铁行业中对废钢进

用，废钢的产生也是不可避免的，人们对于废钢的回收工作行分类再利用的重要步骤，通常是获取钢的光谱对各进行元

也做了大量的努力，使得废钢的回收率大大提高。在全社素分析。在传统的废钢元素检测方法中，火花直读[31、红外

会倡导节能减排的背景下，如何更好的回收和使用成为了我光谱法4和X荧光检