Анализ уровня углерода в сталях с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии и алгоритма случайного леса

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

Li K. , Wang X. , Wang J. , Yang P. , Tian G. , Li X.

2024

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.

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.

Цитирование

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).

Источник

Информация

Автор

Li K. Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Wang X. Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Wang J. Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Yang P. Институт электроники, Колледж информационных технологий Чанчжоу
Tian G. Школа электротехники и машиностроения Университета Пиндиншань
Li X. Уханьская национальная лаборатория оптоэлектроники (WNLO) Технологического университета Хуачжун

Страницы

Год издания

2024

Ключевые слова

Коллекции

Журнал прикладной спектроскопии