第33卷，第2期 2013年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.33,No.2,pp438-443 February,2013
LIBS/Raman光谱对称零面积变换自动寻峰方法研究
毕云峰1，2，李颖"，郑荣儿1*
1.中国海洋大学光学光电子实验室，山东青岛266100 2.山东大学(威海)机电与信息工程学院，山东威海
264209
摘要自动导峰是进行光谱原位探测、实时自动分析的必要环节，对拓展光谱分析技术到长期海洋监测、石油录井等应用领域具有重要意义。该研究以实验室中获得的LIBS/Raman光谱数据，对Gaussian， Lorenz，Voigt三种线型函数构建的对称零面积变换函数进行了比较研究。结果证明各个光谱峰都存在一个最优的对称零面积变换函数，但三种变换函数在各自的最优化参数下获得的峰位、峰宽一致；以实验室中 LIBS和Raman光谱定量实验数据对该方法的测试还证明，对称零面积变换寻峰方法对信号的大范围动态变化适应性强，弱峰识别能力达到或优于人工识别水平，有望应用于将来的LIBS/Raman自动原位分析中去。
关键词
自动寻峰；类峰函数；对称零面积变换；寻峰限
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)02-0438-06
中图分类号：TP391
引言
文献标识码：A
往往有荧光背景影响；LIBS信号一般会有强烈的连续背景。因此，对LIBS/Raman光谱自动导峰方法的基本要求是：弱峰识别能力强，信背比、信噪比变化适应性强。对于弱光谱
近年来，基于光谱学原理（如激光诱导击穿光谱、激光拉曼光谱等)的化学传感器因其原位、多成分和非接触探操测特点而日益受到人们关注，成为化学传感器研究领域的热点[-]，作为光谱化学传感中获取目标信息的必不可少的环节，光谱数据处理的研究受到人们普追重视，目前也出现了一些辅助进行光谱数据分析的商业化软件。这些软件很大程度上降低了光谱数据处理的难度，减小了工作量，但却难以满足操测现场中自动、实时获得目标浓度（含量）信息的要求。
谱线寻峰是核谱、色谱、光谱等谱分析领域的共性间题-4)，是进行光谱成分识别、定量分析的前提，而对自动寻峰方法的研究则是现场光谱学发展的必然要求。目前，很多研究者对寻峰方法进行了探索，提出了一些有效的方法，如直接比较寻峰、导数法（一阶、二阶、三阶）、协方差法寻峰等["")。对自动寻峰方法的研究也已在核谱分析等领域开展，并取得一定进展(0）。现场谱数据往往具有两个特点：低信噪比和大动态范围。其中“低信噪比”源于较低的目标浓度，而“大动态范围”则源于目标浓度分布的动态变化，现场获得的 LIBS/Raman光谱除了上述共性外(LIBS：激光诱导击穿光谱），还具有一些不同的特征：如Raman光谱信号本身较弱，
收稿日期：2012-07-06，修订日期：2012-10-10
基金项目：国家高技术研究发展计划项目(2006AA09Z243)资助
峰(信噪比低)，其统计质量较差，有些方法（如高斯乘积函数法和协方差法)往往需要经过数据平滑才能使用，这样可能影响重叠峰的分辨，面且平滑时滤波方法、参数的选择很难微到自适应。从对高基底的抑制能力来看，导数法和对称零面积变换法效果较好[7，81]，但导数法对数据的随机波动比较敏感，求导前后也需要滤波等处理，同样会面对参数和方法自适应的间题。综合考虑各种导峰方法特点和光谱信号特点，对称零面积变换法较适合用于LIBS/Raman光谱自动寻峰。本文中将以实验室中获得的LIBS/Raman光谱数据对对称零面积变换寻峰方法进行测试，并着重研究其最优对称零面积变换函数、动态范围适应性、弱峰识别能力等关系实际应用的关键间题
1对称零面积变换寻峰原理 1.1对称零面积变换函数构建
所谓的对称零面积变换寻峰是用面积为零的对称“窗”函数与实验测得光谱数据进行卷积变换，对变换后的数据进行阔值处理获得光谱峰位置的方法()，对称零面积窗函数C 具有如下性质
作者简介：毕云峰，1980年生，山东大学（威海)讲师，中国海洋大学博士研究生
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