|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Анализ уровня углерода в сталях с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии и алгоритма случайного леса
Аннотация
Уровень углерода в образцах низколегированной стали измерен с помощью лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии (LIBS) и алгоритма случайного леса (RF). При использовании алгоритма RF критерий среднеквадратической ошибки перекрестной проверки (RMSECV) сначала использован для выбора спектрального диапазона спектральных переменных для входных данных модели RF, чтобы предотвратить переобучение модели RF, когда только несколько релевантных переменных сопровождаются множеством других переменных. Затем критерий ошибки “ out-of-bag” (OOB) использован для оптимизации количества деревьев решений (ntree) и характеристических переменных (mtry) в RF-модели, которая оптимизирует структуру RF. Наличие большого количества релевантной спектральной информации в сочетании с хорошей регрессионной способностью RF значительно улучшает аналитическую точность измерений углерода. Среднеквадратическая ошибка прогнозирования RMSEP — 0.034 мас. % для метода калибровочной кривой и 0.023 мас. % для метода RF; снижение, обеспечиваемое последним методом, составило 32.4 %. RF-метод позволил повысить аналитическую точность определения углерода для низколегированных сталей.
Ключевые слова
лазерно-искровая эмиссионная спектроскопия,
количественный анализ,
сталь,
углерод,
алгоритм случайного леса
При поддержке: Это исследование было проведено при финансовой поддержке Национального специального фонда для разработки основного исследовательского оборудования и приборов (грант № 2011YQ160017), Научно-технического проекта Департамента науки и технологий провинции Хэнань (гранты № 232102220014, 232102210055 и 222102210214), Научно-технической программы Чанчжоу (грант №CE20232020), проекта Молодежного фонда Университета Пиндиншань (грант № PXY-QNJJ-202001) и программы ключевых исследовательских проектов Института высшего образования провинции Хэнань (грант № 19A470004)
Об авторах
K. Li
Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Китай
Китай
Хэнань; Пиндиншань
X. Wang
Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Китай
Китай
Хэнань; Пиндиншань
J. Wang
Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Китай
Китай
Хэнань; Пиндиншань
P. Yang
Институт электроники, Колледж информационных технологий Чанчжоу
Китай
Китай
Цзянсу; Чанчжоу
G. Tian
Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Китай
Китай
Хэнань; Пиндиншань
X. Li
Уханьская национальная лаборатория оптоэлектроники (WNLO) Технологического университета Хуачжун
Китай
Китай
Хубэй; Ухань
Список литературы
1. J. P. Singh, S. N. Thakur, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Elsevier (2007).
2. R. Noll, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy: Fundamentals and Applications, Springer-Verlag Press, Berlin Heidelberg (2012).
3. L. Guo, D. Zhang, L. Sun, S. Yao, L. Zhang, Z. Wang, Q. Wang, H. Ding, Y. Lu, Z. Hou, Z. Wang, Front. Phys., 16, No. 2, 22500 (2021).
4. C. Pan, X. Du, N. An, Q. Zeng, S. Wang, Q. Wang, Appl. Spectrosc., 70, No. 04, 702 (2016).
5. Z. Q. Hao, L. Liu, R. Zhou, Y. W. Ma, X. Y. Li, L. B. Guo, Y. F. Lu, X. Y. Zeng, Opt. Express, 26, No. 18, 22926 (2018).
6. P. Zhang, L. Sun, H. Yu, P. Zeng, L. Qi, Y. Xin, Anal. Chem., 90, No. 07, 4686 (2018).
7. P. Yang, R. Zhou, W. Zhang, R. Yi, S. Tang, L. Guo, Z. Hao, X. Li, Y. Lu, X. Zeng, Food Chem., 272, 323 (2019).
8. M. E. Rakwe, D. N. Rutledge, G. Moutiers, J. Sirven, J. Chemometr., 31, No. 02, e2869 (2017).
9. S. Carter, A. Fisher, R. Garcia, B. Gibson, S. Lancaster, J. Marshall, I. Whiteside, J. Anal. At. Spectrom., 30, No. 11, 2249 (2015).
10. X. Yang, X. Li, Z. Cui, Z. Hao, Y. Lu, J. Huang, G. Yao, X. Wang, Appl. Optics, 57, No. 25, 7135 (2018).
11. J. Wang, X. Liao, P. Zheng, S. Xue, R. Peng, Anal. Lett., 51, No. 04, 575 (2018).
12. J. Wang, L. Li, P. Yang, Y. Chen, Y. Zhu, M. Tong, Z. Hao, X. Li, Laser. Med. Sci., 33, No. 06, 1381 (2018).
13. Y. Tang, Y. Guo, Q. Sun, S. Tang, J. Li, L. Guo, J. Duan, Optik, 165, 179 (2018).
14. J. Li, X. Liu, X. Li, Q. Ma, N. Zhao, Q. Zhang, L. Guo, Y. Lu, Opt. Laser. Eng., 124, 105834 (2020).
15. V. Sturm, J. Vrenegor, R. Noll, M. Hemmerlin, J. Anal. At. Spectrom., 19, No. 19, 451 (2004).
16. J. Wormhoudt, F. J. Iannarilli, JR., S. Jones, K. D. Annen, A. Freedman, Appl. Spectrosc., 09, No. 04, 260 (2005).
17. M. Hemmerlin, R. Meillanda, H. Falk, P. Wintjens, L. Paulard, Spectrochim. Acta, B: At. Spectrosc., 56, No. 06, 661 (2001).
18. J. A. Aguilera, C. Aragon, J. Campos, Appl. Spectrosc., 46, No. 09, 1382 (1992).
19. C. Aragon, J. A. Aguilera, F. Penalba, Appl. Spectrosc., 53, No. 10, 1259 (1999).
20. M. A. Khater, P. V. Kampen, J. T. Costello, J. Mosnier, E. T. Kennedy, J. Phys. D: Appl. Phys., 33, No. 18, 2252 (2000).
21. M. A. Khater, J. T. Costello, E. T. Kennedy, Appl. Spectrosc., 56, No. 08, 970 (2002).
22. L. Peter, V. Sturm, R. Noll, Appl. Optics, 42, No. 30, 6199 (2003).
23. L. Breiman, Mach. Learn, 45, No. 01, 5 (2001).
24. T. Zhang, L. Liang, K. Wang, H. Tang, X. Yang, Y. Duan, H. Li, J. Anal. At. Spectrom., 29, 2323 (2014).
25. L. Sheng, T. Zhang, G. Niu, K. Wang, H. Tang, Y. Duan, H. Li, J. Anal. At. Spectrom., 30, No. 02, 453 (2015).
26. H. Tang, T. Zhang, X. Yang, H. Li, Anal. Methods, 07, No. 21, 9171 (2015).
27. S. Wu, T. Zhang, H. Tang, K. Wang, X. Yang, H. Li, Anal. Methods, 07, No. 06, 2425 (2015).
28. X. Song, K. Li, K. Dai, X. Wang, H. Du, H. Zhao, Optik, 249, 168214 (2022).
29. K. Li, L. Guo, C. Li, X. Li, M. Shen, Z. Zheng, Y. Yu, R. Hao, Z. Hao, Q. Zeng, Y. Lu, X. Zeng, J. Anal. At. Spectrom., 30, 1623 (2015).
Рецензия
Для цитирования:
Li K., Wang X., Wang J., Yang P., Tian G., Li X. Анализ уровня углерода в сталях с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии и алгоритма случайного леса. Журнал прикладной спектроскопии. 2024;91(5):764.
For citation:
Li K., Wang X., Wang J., Yang P., Tian G., Li X. Random-Forest Analysis of Carbon Levels in Steels Using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2024;91(5):764.
Просмотров: 37
Послать статью по эл. почте 