Главная / Библиотека / Повышение эффективности калибровочной модели содержания несгоревшего углерода в летучей золе с помощью анализа ЛИЭС

Повышение эффективности калибровочной модели содержания несгоревшего углерода в летучей золе с помощью анализа ЛИЭС

Теги множественная регрессия калибровочная модель
Повышение эффективности калибровочной модели содержания несгоревшего углерода в летучей золе с помощью анализа ЛИЭС

Чтобы еще больше повысить эффективность калибровочной модели содержания несгоревшего углерода (НУ) в летучей золе для количественного анализа НУ рассматривается метод множественной линейной регрессии. На возбуждение линии углерода влияют элементы с более низким потенциалом ионизации в ЛЗ, такие как Si, Mg, Al, Fe, Ca. Учитывая, что в ЛЗ много элементов, которые могли бы вызвать значительные матричные эффекты, использование однофакторного анализа простого углерода (I 247,86 нм) приведет к потере большей части полезной спектральной информации. Множественный анализ поможет лучше использовать спектральные данные и улучшить воспроизводимость и точность метода. В этом исследовании линии C I 247,86 нм, Al I 256,79 нм, Ca I 239,85 нм, Mg II 279,60 нм, Mg II 280,27 нм и Mg I 285,32 нм были выбраны для построения уравнений множественной регрессии. Эти линии имеют выраженные максимумы, не насыщены, не имеют явного самопоглощения, а также могут отражать влияние компонентов матрицы. Уравнение для модели множественной регрессии показано ниже:

╤Д╨╛╤А╨╝╤Г╨╗╨░ 1(1)

В уравнении Cpv — прогнозируемое значение содержания углерода в ЛЗ, a — точка пересечения подобранной линии множественной регрессии, Ii — интегральная интенсивность каждой из трех вышеупомянутых аналитических линий (C I 247,86 нм, Al I 256,79 нм, Ca I 239,85 нм), bi — коэффициент множественной регрессии каждой аналитической линии. FT и FS — коэффициенты корреляции температуры плазмы и самопоглощения соответственно, а переменные c1 и c2 — коэффициенты двух последних переменных.

В этой работе отношение интенсивностей IMg280 нм/IMg285,32 нм определяется как FT и используется для изменения температуры плазмы, поскольку существует однозначная связь между отношением интенсивностей ионных и атомных линий и температурой плазмы. Отношение интенсивностей линий IMg279,60 нм/IMg280,38 нм определяется как FS и используется для определения эффектов спектрального самопоглощения, поскольку они имеют очень близкие верхние уровни возбуждения.

Работоспособность модели оценивалась по коэффициенту регрессии (R2), среднеквадратической ошибке прогноза (СКОП), средней абсолютной ошибке (САО) и средней относительной ошибке (СОО). Величины R2, СКОП, САО и СОО можно определить следующим образом:

╤Д╨╛╤А╨╝╤Г╨╗╨░ 2(2)

╤Д╨╛╤А╨╝╤Г╨╗╨░ 4(3)

╤Д╨╛╤А╨╝╤Г╨╗╨░ 3(4)

╤Д╨╛╤А╨╝╤Г╨╗╨░ 5(5)

где yi и ŷi — эталонное и прогнозируемое значение содержания НУ, i — среднее эталонное значение содержания НУ, n и m обозначают количество образцов в калибровочном наборе и количество образцов в проверочном наборе соответственно.

На рисунке 1 представлены калибровочные модели, полученные с использованием другого эталонного значения НУ с помощью вышеупомянутого метода линейной многомерной регрессии.

╤А╨╕╤Б 6

Рисунок 1. Результаты анализа содержания НУ по различным эталонным значениям НУ: а) потери при прокаливании и б) общий углерод

Как показано на рисунке 1, для одной и той же группы спектров ЛИЭС результаты моделей анализа НУ, установленные с разным эталонным значением, отличаются. Использование ОУ в качестве эталонного значения позволило получить более совершенные результаты: R2 улучшился с 0,980 (ППП) до 0,992 (ОУ). Это улучшение связано с уменьшением несоответствия между спектральной информацией, полученной с помощью ЛИЭС, и эталонным значением НУ. Метод ППП включает в себя все содержимое, которое может разлагаться, улетучиваться и окисляться при высокой температуре в условиях воздушной атмосферы. Значения получается выше, чем фактическое содержание НУ. Хотя ОУ не является самым близким к содержанию НУ в ЛЗ, ОУ оптимально соответствует линии углерода ЛИЭС, поскольку углерод, присутствующий в карбонате, также вносит вклад в спектральные характеристические линии углерода. Для измерения содержания НУ в ЛЗ с помощью ЛИЭС необходимо выбрать ОУ в качестве эталонного значения количественного анализа.

Некоторые исследования показали, что доля неорганического углерода в ЛЗ обычно очень мала. На рисунке 2 представлена масса ингредиента, влияющего на значения ППП. Видно, что большую часть в ошибках, вызванных методом ППП, составляет распад других минеральных фаз при прокаливании. Тем временем можно подсчитать, что масса других минералов в этих 15 образцах составляет 0,02-2,68%. На эту долю ошибки приходится 2,15−54,29% значения ППП. Это пропорция, которую нельзя игнорировать при вычислениях содержания НУ.

╤А╨╕╤Б 7

Рисунок 2. Процент массы представлен как масса НУ по методу ППП

По сравнению с ППП, R2 калибровочной модели по ОУ в качестве эталонного значения был значительно улучшен, а такие значения индикаторов проверки, как СКОП, САО и СОО, были уменьшены. Результаты показали, что производительность и проверка модели калибровки были улучшены при использовании ОУ в качестве эталонного значения. Поэтому ОУ, измеренный методом элементного анализа, рекомендуется использовать в качестве эталонного значения для измерения содержания НУ в ЛЗ с помощью ЛИЭС. Кроме того, еще одной целью этой статьи стало напоминание другим исследователям, что следует проявлять осторожность при выборе эталонного значения для элемента-мишени. 

 

 

Yao S. et al. Improving the LIBS quantitative analysis of unburned carbon in fly ash based on the optimization of reference value //Energy & Fuels. – 2020. – Т. 34. – №. 5. – С. 6483-6489.

Теги множественная регрессия калибровочная модель
Новые статьи
Характеристика свойств субхондральной кости человека с помощью спектроскопии в ближней инфракрасной области (БИК)

Дегенеративные заболевания суставов часто характеризуются изменениями свойств суставного хряща и субхондральной кости. Эти изменения часто связаны с толщиной субхондральной пластинки и морфологией трабекулярной кости. Таким образом, оценка целостности субхондральной кости может дать важные сведения для диагностики патологий суставов. В данном исследовании изучается потенциал оптической спектроскопии для характеристики свойств субхондральной кости человека. Образцы остеохондральной кости (n = 50 – количество образцов) были извлечены из коленного сустава трупа человека (n = 13) в четырех анатомических точках и подвергнуты БИК-спектроскопии(в ближней инфракрасной области). Затем образцы были исследованы с помощью микрокомпьютерной томографии для определения морфометрических характеристик субхондральной кости, включая: толщину пластинки (Sb.Th), толщину трабекул (Tb.Th), объемную долю (BV/TV) и индекс модели структуры (SMI). Связь между свойствами субхондральной кости и спектральными данными в 1-м (650 - 950 нм), 2-м (1100 - 1350 нм) и 3-м (1600-1870 нм) оптических окнах была исследована с помощью многомерного метода частичных наименьших квадратов (PLS) регрессии. Значимые корреляции (p < 0.0001) и относительно низкие ошибки прогнозирования были получены между спектральными данными в 1-м оптическом окне и Sb.Th (R2 = 92.3%, ошибка = 7.1%), Tb.Th (R2 = 88.4%, ошибка = 6.7%), BV/TV (R2 = 83%, ошибка = 9.8%) и SMI (R2 = 79.7%, ошибка = 10.8%). Таким образом, БИК-спектроскопия в 1-м тканевом оптическом окне способна характеризовать и оценивать свойства субхондральной кости и потенциально может быть адаптирована во время артроскопии.

Моделирование нервного волокна на основе оптического волновода

Миелинизированные аксоны являются многообещающими кандидатами для передачи нервных сигналов и света ввиду их волноводных структур. С другой стороны, с появлением таких заболеваний, как рассеянный склероз и нарушений формирования и передачи нервных сигналов из-за демиелинизации, понимание свойств миелинизированного аксона как волновода приобретает большую важность. Настоящее исследование направлено на то, чтобы показать, что профиль показателя преломления (ПП) миелинизированного аксона играет существенную роль в передаче лучей в нем. 

Оптимизация обнаружения сверхслабых световых потоков

В ходе исследования, описанного в данной статье, были объединены статистическая модель, анализ шумов детектора и эксперименты по калибровке. Согласно результатам, видимый свет может быть обнаружен с помощью ПЗС камеры с электронным умножителем с соотношением сигнал/шум, равным 3, для потоков с количеством фотонов менее 30 фотонов с−1 см−2.

Диагностика импульсного плазменного потока

Импульсные плазменные потоки в плазменных ускорителях широко используются для решения ряда научных и практических задач. Особый интерес среди применений импульсных плазменных потоков представляют термоядерный синтез и астрофизические исследования, например, экспериментальное исследование взаимодействия импульсного плазменного потока с материалами.

Полные высокопроизводительные настольные системы сканирования HSI PUSH-BROOM

Применение гиперспектральной визуализации заметно расширилось за последние годы. Тем не менее, остается общая проблема, а именно: предоставление полного интегрированного решения для фиксации 2-D гиперспектральных изображений в компактном настольном формате, которое предоставляет подробную спектральную информацию для определения компонентов, количества и их распределения в плоскости сканирования.

Автофлуоресцентная микроскопия — идентификация бактериальных сигналов на образцах горных пород
Распространенным методом обнаружения микробов в жидких и нежидких образцах является окрашивание флуоресцентными красителями, при котором образцы окрашиваются флуорофором, возбуждаемым фотонами от источника света. Флуорофоры — это молекулы, которые проявляют флуоресценцию, и могут быть биомолекулами естественного происхождения (в этом случае флуоресценция называется автофлуоресценцией), флуоресцентными красителями (синтезированными молекулами) или минералами. Конкретные применения красителей включают обнаружение и перечисление бактерий, визуализацию экспрессии генов и обнаружение биомолекул, которые иначе невозможно было бы отследить.
У Вас особенный запрос?
У Вас особенный запрос?
Весьма часто наши заказчики лучше нас знают, какое оборудование им нужно. В этом случае мы берём на себя общение с производителем, доставку и таможенную очистку, а также все вопросы гарантийного периода. Пожалуйста, заполните эту форму, и мы свяжемся с Вами, чтобы помочь решить любую Вашу задачу. Или позвоните нам по телефону +7(495)199-0-199
Форма заявки
Ваше имя: *
Ваше имя
Ваш e-mail: *
Ваш телефон: *
Ваш телефон
Наши
контакты
г. Москва, ул. Бутлерова, д. 17Б

г. Санкт-Петербург, улица Савушкина 83, корп. 3