CN101788507A - 一种光谱分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及元素光谱分析领域一种光谱分析方法，分析标样光谱，确定谱峰波长和峰位之间的关系，以及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系；利用确定的所述关系，计算待测样品拟包含的元素的激发光谱中可能存在的所有谱峰的峰位以及谱峰宽度；在待测样品全谱范围内进行寻峰，将寻峰得到的峰位与所述计算的峰位进行比较，以及将寻峰得到的谱峰宽度与所述计算的谱峰宽度比较，确定是否存在完全重叠峰并确定重叠区域宽度；在各重叠区域内进行谱峰分解，计算高斯函数及本底函数的数学表达式；利用得到的高斯函数和本底函数进行光谱分析。本发明实施例达到谱峰分解的目的，为后续的元素定性、定量分析提供更加准确、翔实的数据。

Description

一种光谱分析方法

技术领域

本发明涉及元素光谱分析领域，尤其涉及一种X射线荧光光谱分析方法。

背景技术

荧光分析技术广泛应用于有色、水泥、地质勘探、示踪溯源等行业的元素无损快速分析检测中。其中X射线荧光光谱分析是X射线荧光分析技术的关键，识别谱峰和提取特征参数是分析被测对象元素及其含量的重要步骤，如果被测对象元素组分复杂，相应的基体效应就会严重，荧光光谱谱峰会存在拖尾、重叠、散射本底等干扰，使得谱峰失真，影响后续分析精度。

因此，现有的X射线荧光光谱分析技术对于元素的定位、定量分析不够准确。

发明内容

本发明实施例提供一种光谱分析方法，提高目前光谱分析技术的准确性。

本发明实施例是通过以下技术方案实现的：

本发明实施例提供一种光谱分析方法，包括：

分析标样光谱，采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系，以及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系；

利用确定的所述谱峰波长和峰位之间的关系及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系，计算待测样品拟包含的元素的激发光谱中可能存在的所有谱峰的峰位以及谱峰宽度；

在待测样品全谱范围内进行寻峰，将寻峰得到的峰位与所述计算的峰位进行比较，以及将寻峰得到的谱峰宽度与所述计算的谱峰宽度比较，判断是否匹配，如果均匹配，则确定不存在完全重叠峰，根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度；如果存在不匹配的情况，则确定存在完全重叠峰，根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度；

在各重叠区域内进行谱峰分解，统计各重叠区域内存在的所有所述计算的峰位和谱峰宽度，得到高斯函数均值初始值和方差初始值，将若干高斯函数与本底函数相加得到原始谱峰，采用最小二乘法，得出高斯函数系数初始值及本底函数的数学表达式，所述本底函数为二项式函数；

利用得到的高斯函数和本底函数进行光谱分析。

所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系包括：

利用公式wavelength[j]＝al*peakpos_cal[j]²+b1*peakpos_cal[j]+c1，用最小二乘法计算a1、b1和c1，其中wavelength[j]为标样光谱波长，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和谱峰宽度之间的关系包括：

利用公式wavewidth[j]＝a2*peakpos_cal[j]²+b2*peakpos_cal[j]+c2，用最小二乘法计算a2、b2和c2，其中wavewidth[j]为标样光谱谱峰宽度，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

所述在待测样品全谱范围内进行寻峰包括：

执行第一次寻峰，在待测样品光谱数组Spe[i]中找出满足如下条件的Spe[i]对应的i，组成初始峰位数组Temp_Peak[i]，i为光谱道址，取值范围为从0到chan，chan为正整数，包括满足：大于所有峰位下限的加权平均值以及大于相邻的前后峰位的峰值；

执行第二次寻峰，在所述初始峰位数组Temp_Peak[i]中找出满足如下条件的Spe[i]对应的i作为锁定的峰位，包括满足：Spe[Temp_Peak[i]]-(Spe[Temp_Peak[i]-Ini_PW]+Spe[peaktemp[i]+Ini_PW])/2)/Ini_PW＞1.5，以及满足(Temp_Peak[i+1]-Temp_Peak[i])＜Ini_PW并且(Temp_Peak[i-1]-Temp_Peak[i])＞-Ini_PW，其中Ini_PW为谱峰宽度，peaktemp[i]为初始峰位。

所述Ini_PW初始值为chan/100。

所述均匹配包括：

寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及

寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值不小于chan/100。

所述根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度包括：

若寻峰得到的两个相邻峰位之间的差值Peakpos[i]-Peakpos[i-1]小于对应的所述计算的相邻两个谱峰宽度之和的一半(Peakwidth_lib[i]+Peakwidth_lib[i-1])/2，则确定存在简单重叠，重叠区域为

[Peakpos[i-1]+Peakwidthlib[i-1]/2，Peakpos[i]+Peakwidthlib[i]/2]。

所述存在不匹配的情况包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPos[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPos[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计Peak[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

所述存在不匹配的情况包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值大于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，将符合上述两个条件的PeakPos[i]记为PeakPosOve[i]，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPosOve[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPosOve[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计PeakPosOve[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

所述待测样品拟包含的元素为根据先验知识推断待测样品中包含的元素。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例利用荧光谱峰理论上服从高斯分布，采用谱峰拟合的方法，用高斯函数拟合谱峰，用二项式函数拟合本底，用最小二乘法计算拟合的高斯函数及本底函数的各个参数，得到拟合函数的数学表达式，利用得到的拟合函数进行光谱分析。本发明实施例所述方法可以克服谱峰重叠带来的干扰，即两种甚至多种原子序数相邻很近或者特征X射线荧光波长很接近的元素之间的互相干扰，得到各自的特征X射线的荧光强度，这也是波长色散X射线荧光分析方法中分光晶体无法实现的功能。

附图说明

图1为本发明实施例光谱分析方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一个实施例提供一种光谱分析方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤10：分析标样光谱，采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系，以及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系；

所述标样光谱即已知元素成分的光谱。

所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系包括：

利用公式wavelength[j]＝a1*peakpos_cal[j]²+b1*peakpos_cal[j]+c1，用最小二乘法计算a1、b1和c1，其中wavelength[j]为标样光谱波长，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和谱峰宽度之间的关系包括：

利用公式wavewidth[j]＝a2*peakpos_cal[j]²+b2*peakpos_cal[j]+c2，用最小二乘法计算a2、b2和c2，其中wavewidth[j]为标样光谱谱峰宽度，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

步骤11：利用确定的所述谱峰波长和峰位之间的关系及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系，计算待测样品拟包含的元素的激发光谱中可能存在的所有谱峰的峰位以及谱峰宽度；

所述待测样品拟包含的元素为根据先验知识推断待测样品中包含的元素。

步骤12：在待测样品全谱范围内进行寻峰，将寻峰得到的峰位与所述计算的峰位进行比较，以及将寻峰得到的谱峰宽度与所述计算的谱峰宽度比较，判断是否匹配，如果均匹配，则确定不存在完全重叠峰，根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度；如果存在不匹配的情况，则确定存在完全重叠峰，根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度；

本发明一个实施例在待测样品全谱范围内进行寻峰的方法包括：

执行第一次寻峰，在光谱数组Spe[i]中找出满足如下条件的对应的i，Spe[i]组成初始峰位数组Temp_Peak[i]，i为光谱道址，取值范围为从0到chan，chan为正整数，需要满足的条件包括：Spe[i]值大于所有峰位下限的加权平均值以及大于相邻的前后峰位的峰值；所述所有峰位下限的加权平均值计算方法包括：首先统计所有光谱道范围内满足低于相邻的前后峰位的峰值作为谱峰下限；最后计算所有谱峰下限的加权平均值。

执行第二次寻峰，在所述初始峰位数组Temp_Peak[i]中找出满足如下条件的Spe[i]对应的i作为锁定的峰位，包括满足：Spe[Temp_Peak[i]]-(Spe[Temp_Peak[i]-Ini_PW]+Spe[peaktemp[i]+Ini_PW])/2)/Ini_PW＞1.5，以及满足(Temp_Peak[i+1]-Temp_Peak[i])＜Ini_PW并且(Temp_Peak[i-1]-Temp_Peak [i])＞-Ini_PW，其中Ini_PW为谱峰宽度。所述Ini_PW初始值为chan/100，peaktemp[i]为初始峰位。一种实施例中所述chan取值从256-8192，本发明实施例对此不做限定。

所述Ini_PW初始值为chan/100。

所述均匹配包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度pakwidth_cal[i]差值的最小值不小于chan/100。此时，所述根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度包括：

若寻峰得到的两个相邻峰位之间的差值Peakpos[i]-Peakpos[i-1]小于对应的所述计算的相邻两个谱峰宽度之和的一半(Peakwidth_lib[i]+Peakwidth_lib[i-1])/2，则确定存在简单重叠，重叠区域为

[Peakpos[i-1]+Peakwidthlib[i-1]/2，Peakpos[i]+Peakwidthlib[i]/2]。

所述存在不匹配的情况包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cai[i]差值的最小值小于chan/100，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPos[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPos[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计Peak[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

所述存在不匹配的情况还可以为：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值大于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，将符合上述两个条件的PeakPos[i]记为PeakPosOve[i]，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPosOve[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPosOve[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计PeakPosOve[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

上述过程确定了是否存在重叠区域以及重叠区域的宽度。

步骤13：在各重叠区域内进行谱峰分解，统计各重叠区域内存在的所有所述计算的峰位和谱峰宽度，得到高斯函数均值初始值和方差初始值，将若干高斯函数与本底函数相加得到原始谱峰，采用最小二乘法，得出高斯函数系数初始值及本底函数的数学表达式，所述本底函数为二项式函数；

步骤14：利用得到的高斯函数和本底函数进行光谱分析。

本发明上面实施例所述的方法可以用于X射线荧光分析，X射线荧光分析技术广泛应用于物质元素的种类、含量分析，其工作原理是用X射线源激发物质中元素的特征X射线，用探测器接受并转换成电脉冲信号，再通过脉冲分析电路将电脉冲转换为计算机可识别的光谱数据，通过计算机程序分析物质的光谱，计算物质的元素组成和各自含量。因此光谱分析是X射线荧光分析技术的核心部分，而当被测物质的组分较为复杂的情况下，特征X射线的光谱峰会存在重叠、本底等干扰；本发明实施例所述的光谱分析方法利用荧光谱峰理论上服从高斯分布，采用谱峰拟合的方法，用高斯函数拟合谱峰，用二项式函数拟合本底，用最小二乘法计算拟合的高斯函数及本底函数的各个参数，得到拟合函数的数学表达式，利用得到的拟合函数进行光谱分析，使后续的元素定性、定量分析更加准确。

本发明实施例所述方法可以克服谱峰重叠带来的干扰，即两种甚至多种原子序数相邻很近或者特征X射线荧光波长很接近的元素之间的互相干扰，得到各自的特征X射线的荧光强度，这也是波长色散X射线荧光分析方法中分光晶体无法实现的功能。

为进一步理解本发明，下面以具体实施例对本发明提供的光谱分析方法进行详细描述，包括如下步骤：

步骤20：标样光谱转换为数组spe_cal[i]，标样光谱谱峰峰位、谱峰宽度分别为peakpos_cal[j]和peakwidth_cal[j]，谱峰波长wavelength_cal[j]，j≥3；

步骤21：利用公式wavelength[j]＝a1*peakposcal[j]2+b1*peakposcal[j]+c1，用最小二乘法计算a1、b1和c1；

步骤22：利用公式wavewidth[j]＝a2*peakposcal[j]2+b2*peakposcal[j]+c2，用最小二乘法计算a2、b2和c2。

步骤23：根据步骤21及步骤22确定的关系式计算待测样品中拟包含的元素的激发光谱中可能存在的所有谱峰的峰位peakpos_lib[i]以及谱峰宽度peakwidth_lih[i]；

所述待测样品拟包含的元素为根据先验知识推断待测样品中包含的元素。

步骤24：将待测样品光谱转换为光谱数组Spe[i]，下标i为光谱道址，取值范围从0到chan，对应的值为峰位计数；

步骤25：在光谱道范围内进行寻峰，首先确定谱峰下限，统计所有光谱道范围内满足spe[i-1]＞Spe[i]并且Spe[i-1]＞Spe[i]的Spe[i]，求加权平均值Ave_Spe；

步骤26：统计所有光谱道范围内满足Spe[i]＞Ave_spe，以及spe[i-1]＜Spe[i]并且spe[i+1]＜Spe[i]的Spe[i]对应的i组成初始峰位数组Temp_Peak[i]；

步骤27：在Temp_Peak[i]范围内进行二次寻峰，设定初始谱峰宽度；

1024道初始谱峰宽度为Ini_PW＝10，2048道初始谱峰宽度Ini_PW＝20，即Ini_PW＝chan/100；

步骤28：统计Temp_Peak[i]范围内满足Spe[Temp_Peak[i]-(Spe[Temp_Peak[i]-Ini_PW]+Spe[peaktemp[i]+Ini_PW])/2)/Ini_PW＞1.5，以及(Temp_Peak[i+1]-Temp_Peak[i])＜Ini_PW并且(Temp_Peak[i-1]-Temp_Peak[i])＞-Ini_PW的Spe[i]对应的i，得到光谱道范围内的所有准谱峰峰位Peak[i]；

步骤29：二次寻峰得到的测量光谱的谱峰峰位为PeakPos[i]，利用高斯函数拟合法计算谱峰宽度PeakWidth[i]；

步骤210：高斯函数公式为

其中a为系数，b为均值，c为方差，与谱峰宽度呈线性关系；以谱峰峰i位作为高斯函数的均值初始值，峰位对应峰值Peak[i]作为系数初始值；

步骤211：在全谱范围内，用穷举法计算高斯函数的偏差项，即c从1到谱峰道址的最大值chan，计算高斯函数与原始能谱之间的方差平均值ave_err[i]；寻找ave_err[i]中最小值，对应的c值即为高斯函数的方差；根据公式其中c为高斯函数方差，计算出谱峰宽度PeakWidth[i]；

步骤212：统计PeakPos[i]，判断是否与peakpos_lib[i]中峰位相匹配，匹配原则为PeakPos[i]与peakpos_lib[i]差的最小值小于chan/1000+1；将所有的PeakPos[i]均能与peakpos_lib[i]相匹配，作为判断不存在重叠现象的条件之一；

步骤213：统计PeakWidth[i]，判断是否与peakwidth_lib[i]相匹配，匹配原则为PeakWidth[i]和peakwidth_cal[i]差的最小值不小于chan/100；将所有的PeakWidth[i]均能与peakwidth_lib[i]相匹配，作为不存在重叠现象的必要条件之二

步骤214：若满足不存在重叠现象的两个必要条件，则进行是否存在重叠判断，判断依据是统计PeakPos[i]-PeakPos[i-1]，若满足：若寻峰得到的两个相邻峰位之间的差值Peakpos[i]-Peakpos[i-1]小于对应的所述计算的相邻两个谱峰宽度之和的一半(Peakwidth_lib[i]+Peakwidth_lib[i-1])/2，则确定存在简单重叠，重叠区域为

[Peakpos[i-1]+Peakwidthlib[i-1]/2，Peakpos[i]+Peakwidthlib[i]/2]。

步骤215：若满足必要条件一，而不满足必要条件二，即寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，则在PeakPos[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

步骤216：统计PeakPos[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

步骤217：统计Peak[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

步骤218：若两个必要条件都不满足，即寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值大于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，将符合上述两个条件的PeakPos[i]记为PeakPosOve[i]，则在PeakPosOve[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

步骤219：统计PeakPosOve[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

步骤220：统计PeakPosOve[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

步骤221：在所有确定的重叠区域内进行谱峰分解，包括：

统计各重叠区域内存在的所有所述计算的峰位peakpos_lib[i]和谱峰宽度peakwidth_lib[i]，得到高斯函数均值初始值b_arr[i]＝peakpos_lib[i]，和方差初始值，根据公式

计算c_arr[i]；

本底函数为二项式函数；f(i)＝a*i²+b*i+c；

所有重叠区域内的光谱数据原始谱峰可以看作是将若干高斯函数与本底函数相加得到，即 $\mathrm{spe}\left[i\right]=a*i^2+b*i+c+{\mathrm{\Σ}}_{j=1}^N\mathrm{\α}\left[j\right]*e^{\frac{{(i-b[j\left]\right)}^2}{c\left[j\right]}};$

采用最小二乘法解出未知数a、b、c和a[j]，最终得出高斯函数系数初始值及本底函数的数学表达式；

至此所有重叠区域内的谱峰均分解为本底函数和单个谱峰，基于得到的本底函数及谱峰进行光谱分析。具体的基于已知本底函数及谱峰进行光谱分析技术为现有技术，本实施例对此不做限定。

综上所述，本发明实施例所述的光谱分析方法利用荧光谱峰理论上服从高斯分布，采用谱峰拟合的方法，用高斯函数拟合谱峰，用二项式函数拟合本底，用最小二乘法计算拟合的高斯函数及本底函数的各个参数，得到拟合函数的数学表达式，利用拟合函数进行光谱分析，使后续的元素定性、定量分析更加准确。本发明实施例所述方法可以克服谱峰重叠带来的干扰，即两种甚至多种原子序数相邻很近或者特征X射线荧光波长很接近的元素之间的互相干扰，得到各自的特征X射线的荧光强度，这也是波长色散X射线荧光分析方法中分光晶体无法实现的功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光谱分析方法，其特征在于，包括：

分析标样光谱，采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系，以及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系；

利用确定的所述谱峰波长和峰位之间的关系及谱峰波长和谱峰宽度之间的关系，计算待测样品拟包含的元素的激发光谱中可能存在的所有谱峰的峰位以及谱峰宽度；

在待测样品全谱范围内进行寻峰，将寻峰得到的峰位与所述计算的峰位进行比较，以及将寻峰得到的谱峰宽度与所述计算的谱峰宽度比较，判断是否匹配，如果均匹配，则确定不存在完全重叠峰，根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度；如果存在不匹配的情况，则确定存在完全重叠峰，根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度；

在各重叠区域内进行谱峰分解，统计各重叠区域内存在的所有所述计算的峰位和谱峰宽度，得到高斯函数均值初始值和方差初始值，将若干高斯函数与本底函数相加得到原始谱峰，采用最小二乘法，得出高斯函数系数初始值及本底函数的数学表达式，所述本底函数为二项式函数；

利用得到的高斯函数和本底函数进行光谱分析。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和峰位之间的关系包括：

利用公式wavelength[j]＝a1*peakposcal[j]²+b1*peakpos_cal[j]+c1，用最小二乘法计算a1、b1和c1，其中wavelength[j]为标样光谱波长，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用多项式拟合法和最小二乘法确定谱峰波长和谱峰宽度之间的关系包括：

利用公式wavewidth[j]＝a2*peakposcal[j]²+b2*peakpos_cal[j]+c2，用最小二乘法计算a2、b2和c2，其中wavewidth[j]为标样光谱谱峰宽度，peakpos_cal[j]为标样光谱峰位。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待测样品全谱范围内进行寻峰包括：

执行第一次寻峰，在待测样品光谱数组Spe[i]中找出满足如下条件的Spe[i]对应的i，组成初始峰位数组Temp_Peak[i]，i为光谱道址，取值范围为从0到chan，chan为正整数，包括满足：大于所有峰位下限的加权平均值以及大于相邻的前后峰位的峰值；

执行第二次寻峰，在所述初始峰位数组Temp_Peak[i]中找出满足如下条件的Spe[i]对应的i作为锁定的峰位，包括满足：Spe[Temp_Peak[i]-(Spe[Temp_Peak[i]-Ini_PW]+Spe[peaktemp[i]+Ini_PW])/2)/Ini_PW＞1.5，以及满足(Temp_Peak[i+1]-Temp_Peak[i])＜Ini_PW并且(Temp_Peak[i-1]-Temp_Peak[i])＞-Ini_PW，其中Ini_PW为谱峰宽度，peaktemp[i]为初始峰位。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述Ini_PW初始值为chan/100。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述均匹配包括：

寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及

寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值不小于chan/100。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据相邻的谱峰峰位和所述计算的谱峰宽度确定重叠区域宽度包括：

若寻峰得到的两个相邻峰位之间的差值Peakpos[i]-Peakpos[i-1]小于对应的所述计算的相邻两个谱峰宽度之和的一半(Peakwidth_lib[i]+Peakwidth_lib[i-1])/2，则确定存在简单重叠，重叠区域为

[Peakpos[i-1]+Peakwidthlib[i-1]/2，Peakpos[i]+Peakwidthlib[i]/2]。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存在不匹配的情况包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值小于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPos[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPos[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计Peak[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述存在不匹配的情况包括：寻峰得到的峰位PeakPos[i]与所述计算的峰位peakpos_lib[i]差值的最小值大于chan/1000+1；chan为正整数；以及寻峰得到的谱峰宽度PeakWidth[i]与所述计算的谱峰宽度peakwidth_cal[i]差值的最小值小于chan/100，将符合上述两个条件的PeakPos[i]记为PeakPosOve[i]，则所述根据完全重叠峰峰位和宽度确定重叠区域宽度包括：

在PeakPosOve[i]两侧寻找满足(Spe[i]-Spe[i-1])*(Spe[i+1]-Spe[i])＜0的拐点，记为Spe_L，Spe_R；

统计PeakPosOve[i]中小于Spe_L、并且最接近Spe_L的一项P_L，若(Spe_L-P_L)＞PeakWidth[P_L]，重叠区域起始道为Spe_L，反之，起始道为P_L；

统计PeakPosOve[i]中大于Spe_R、并且最接近Spe_L的一项P_R，若(P_R-Spe_R)＞PeakWidth[P_R]，重叠区域起始道为Spe_R，反之，起始道为P_R。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待测样品拟包含的元素为根据先验知识推断待测样品中包含的元素。

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