焦系 统，包括：
[0083] 初始化单元101，用于选择粗聚焦参考平面，并设置精聚焦的聚焦范围R、光谱积 分波长范围RI、精聚焦次数N;
[0084] 粗聚焦单元102,用于加载待测样本，根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚 焦透镜之间的距离，调整聚焦位置，即第一聚焦透镜到待测样本表面的距离；
[00化]精聚焦单元103,用于根据设置的聚焦范围R、光谱积分范围RI、精聚焦次数N，按 照预设的步距P改变聚焦位置同时进行光谱采集，确定每次采集到的光谱质量评价指标， 并将最优光谱质量评价指标对应的聚焦位置确定为最优聚焦位置，完成本次自动聚焦。
[0086] 本发明实施例所述的用于LIBS物质成分检测的自动聚焦系统，通过加载待测样 本；在基于位移传感器测距的粗聚焦过程中，根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚 焦透镜之间的距离，调整聚焦位置；在基于光谱积分的精聚焦过程中，根据已设置的聚焦范 围R、光谱积分范围RI、精聚焦次数N，按照预设的步距P改变聚焦位置同时进行光谱采集， 确定每次采集到的光谱质量评价指标，并将最优光谱质量评价指标对应的聚焦位置确定为 最优聚焦位置，完成本次自动聚焦，从而实现LIBS成分检测时激光的快速自动聚焦，W获 取稳定、高质量的光谱信号。
[0087] 在前述用于LIBS物质成分检测的自动聚焦系统的【具体实施方式】中，可选地，所述 粗聚焦单元包括：
[0088] 获取模块，用于获取参考平面与待测样本表面的距离hi;
[0089] 调整模块，用于根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜之间的距离 Hi,调整Hi使第一聚焦透镜到待测样本表面的距离Hi-hi等于第一聚焦透镜的焦距；
[0090] 其中，位移传感器的基准面与第一聚焦透镜处于同一水平面上。
[0091] 在前述用于LIBS物质成分检测的自动聚焦系统的【具体实施方式】中，可选地，所述 精聚焦单元包括：
[0092] 第一光谱质量评价指标确定模块，用于当所述光谱积分波长范围RI为一个波长 区间时，所述光谱质量评价指标为该波长区间内的光谱强度积分K:
[0094] 其中，A为波长；Ai、A,为所设置的光谱积分波长范围RI的上下限：RI= [入1，^2]，T(入）为波长A处的光谱强度；
[0095] 第二光谱质量评价指标确定模块，用于当所述光谱积分波长范围RI为多个波长 区间的并集时，所述光谱质量评价指标为多个波长区间的光谱强度积分的加和Ki:
[0097] 其中，入1表示波长，n为波长区间的数量，A11、A12为第i个波长区间的波长上下 限，满足光谱积分波长范围
T(A1)为波长A1处的光谱强度。
[0098]W上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可W作出若干改进和润饰，运些改进和润饰也 应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种用于LIBS物质成分检测的自动聚焦方法，其特征在于，包括： 选择粗聚焦参考平面，并设置精聚焦的聚焦范围R、光谱积分波长范围RI、精聚焦次数 N； 加载待测样本，根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜之间的距离，调整 聚焦位置，即第一聚焦透镜到待测样本表面的距离； 根据设置的聚焦范围R、光谱积分范围RI、精聚焦次数N，按照预设的步距p改变聚焦位 置同时进行光谱采集，确定每次采集到的光谱质量评价指标，并将最优光谱质量评价指标 对应的聚焦位置确定为最优聚焦位置，完成本次自动聚焦。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考平面与待测样本表面相对距离 不变； 所述参考平面与第一聚焦透镜之间的距离和待测样本表面与第一聚焦透镜之间的距 离相近。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述精聚焦的聚焦范围R是指精聚焦过程 中第一聚焦透镜的移动范围； 所述精聚焦的聚焦范围R大于等于位移传感器的精度M和待测样本表面不平整起伏高 度H之中的较大者，SP R彡MAX(M，H)。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据位移传感器测量到的参考平面 与第一聚焦透镜之间的距离，调整聚焦位置包括： 获取参考平面与待测样本表面的距离h1; 根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜之间的距离氏，调整氏使第一聚焦 透镜到待测样本表面的距离Hi-hi等于第一聚焦透镜的焦距； 其中，位移传感器的基准面与第一聚焦透镜处于同一水平面上。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，光谱采集次数n = R+pXN。6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述光谱积分波长范围RI为一个波长 区间时，所述光谱质量评价指标为该波长区间内的光谱强度积分K :其中，A为波长；A。\2为所设置的光谱积分波长范围RI的上下限：RI=[Ai，入2]，T(A)为波长A处的光谱强度。7. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述光谱积分波长范围RI为多个波长 区间的并集时，所述光谱质量评价指标为多个波长区间的光谱强度积分的加和K 1:其中，^表不波长，n为波长区间的数量，Au、Ai2为第i个波长区间的波长上下限， 满足光谱积分波长范仪^)为波长^处的光谱强度。 5：8. -种用于LIBS物质成分检测的自动聚焦系统，其特征在于，包括： 初始化单元，用于选择粗聚焦参考平面，并设置精聚焦的聚焦范围R、光谱积分波长范 围RI、精聚焦次数N; 粗聚焦单元，用于加载待测样本，根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜 之间的距离，调整聚焦位置，即第一聚焦透镜到待测样本表面的距离； 精聚焦单元，用于根据设置的聚焦范围R、光谱积分范围RI、精聚焦次数N，按照预设的 步距P改变聚焦位置同时进行光谱采集，确定每次采集到的光谱质量评价指标，并将最优 光谱质量评价指标对应的聚焦位置确定为最优聚焦位置，完成本次自动聚焦。9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述粗聚焦单元包括： 获取模块，用于获取参考平面与待测样本表面的距离h1; 调整模块，用于根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜之间的距离氏，调 整氏使第一聚焦透镜到待测样本表面的距离H i-hi等于第一聚焦透镜的焦距； 其中，位移传感器的基准面与第一聚焦透镜处于同一水平面上。10. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述精聚焦单元包括： 第一光谱质量评价指标确定模块，用于当所述光谱积分波长范围RI为一个波长区间 时，所述光谱质量评价指标为该波长区间内的光谱强度积分K :其中，A为波长；A。\2为所设置的光谱积分波长范围RI的上下限：RI=[Ai，入2]，T(A)为波长A处的光谱强度； 第二光谱质量评价指标确定模块，用于当所述光谱积分波长范围RI为多个波长区间 的并集时，所述光谱质量评价指标为多个波长区间的光谱强度积分的加和K1: 1=1 ^其中，^表不波长，n为波长区间的数量，Au、Ai2为第i个波长区间的波长上下限， 满足光谱积分波长范= T(Ai)为波长^处的光谱强度。 !丨.，.1?
【专利摘要】本发明提供一种用于LIBS物质成分检测的自动聚焦方法及系统，能够获取稳定、高质量的光谱信号。所述方法包括：选择粗聚焦参考平面，并设置精聚焦的聚焦范围R、光谱积分波长范围RI、精聚焦次数N；加载待测样本，根据位移传感器测量到的参考平面与第一聚焦透镜之间的距离，调整聚焦位置，即第一聚焦透镜到待测样本表面的距离；根据设置的聚焦范围R、光谱积分范围RI、精聚焦次数N，按照预设的步距p改变聚焦位置同时进行光谱采集，确定每次采集到的光谱质量评价指标，并将最优光谱质量评价指标对应的聚焦位置确定为最优聚焦位置，完成本次自动聚焦。本发明适用于原子光谱检测技术领域。
【IPC分类】G02B7/28, G01N21/63
【公开号】CN105115944
【申请号】CN201510563980
【发明人】阳建宏, 孟凡星, 徐金梧, 杨德斌, 黎敏, 李晓萌, 曹康
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月7日