一种等离子体光谱数据参数优化方法、装置及设备

本申请属于等离子体诊断，尤其涉及一种等离子体光谱数据参数优化方法、装置及设备。

背景技术：

1、等离子体光谱主要是线状谱和连续谱。线状谱是等离子体中的中性原子、离子等由其高能级的激发态跃迁到较低能级时所产生的，单个粒子发射的谱线强度主要决定于:①原子或离子的外层电子处于上能级的几率,②这种电子从上能级跃迁到下能级的跃迁几率，③光子在逸出等离子体之前被再吸收的几率。但谱线的总强度与电子和离子的密度和温度有关，每条谱线有它自己的强度分布规律,因此从谱线强度的测量,结合理论模型和上述光谱中的原子数据，可以得到电子、离子的密度、温度等信息。根据多普勒效应，从谱线波长的移动可确定等离子体的宏观运动速度。连续谱是电子在其他粒子的势场中被加速或减速而产生的。从连续光谱强度的测量，也可得到电子密度、温度等数据。

2、光谱诊断法是进行等离子体诊断时的广泛采用的方法之一，光谱诊断法基于测量等离子体的光谱数据来分析等离子体的离子温度、电子密度等参数，但是现有技术中的光谱诊断法测量的等离子体参数精度较低，难以满足诊断需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种等离子体光谱数据参数优化方法、装置及设备，以克服现有技术中光谱诊断法测量的等离子体参数精度较低，难以满足诊断需求的问题。

2、一种等离子体光谱数据参数优化方法，包括：

3、获取等离子体光谱数据，并确定所述等离子体光谱数据的波长序列和谱线强度序列；

4、构建包含待优化等离子体参数和所述波长序列的展宽效应函数；

5、根据所述展宽效应函数和所述波长序列得到谱线拟合轮廓；

6、以所述待优化等离子体参数为优化目标，根据所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列执行迭代算法；

7、输出优化后的等离子体参数。

8、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述获取等离子体光谱数据后，所述方法还包括：

9、确定等离子体的光学厚度，根据所述等离子体的光学厚度，对所述谱线强度序列进行校正。

10、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述确定等离子体的光学厚度，根据所述等离子体的光学厚度，对所述谱线强度序列进行校正，包括：

11、基于阿贝尔变换，对等离子体的半径进行积分，得到初始谱线强度；

12、基于阿贝尔逆变换，根据所述初始谱线强度，得到谱线强度分布；

13、根据所述谱线强度分布确定吸收系数；

14、基于阿贝尔变换，根据所述吸收系数确定等离子体不同位置处的光学厚度；

15、基于比尔-朗伯定律，根据等离子体不同位置处的光学厚度对等离子体不同位置处的谱线强度进行校正，得到等离子体不同位置处的校正后的谱线强度；

16、生成谱线强度序列。

17、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述获取等离子体光谱数据后，所述方法还包括：对所述等离子体光谱数据进行归一化。

18、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述待优化等离子体参数包括：离子温度、电子密度和谱线中心波长；

19、所述构建包含待优化等离子体参数和所述波长序列的展宽效应函数，包括：

20、构建所述波长序列的上采样波长序列，所述上采样波长序列以所述波长序列的最大值和最小值为边界；

21、根据所述上采样波长序列、所述离子温度和所述谱线中心波长构建高斯函数；所述高斯函数用于表示多普勒展宽的谱线强度；

22、根据所述上采样波长序列、所述电子密度和所述谱线中心波长构建洛伦兹分布函数；所述洛伦兹分布函数用于表示史塔克展宽的谱线强度。

23、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述根据所述展宽效应函数和所述波长序列得到谱线拟合轮廓，包括：

24、对所述高斯函数、所述洛伦兹分布函数和所述上采样波长序列进行离散卷积；

25、将离散卷积结果在所述波长序列中进行插值得到所述谱线拟合轮廓。

26、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述以所述待优化等离子体参数为优化目标，根据所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列执行迭代算法，包括：

27、计算所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列的最小二乘误差；

28、以所述待优化等离子体参数为优化目标，基于迭代算法，降低所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列的最小二乘误差，直至满足迭代停止条件。

29、优选的，在本申请一种可实现的方式中，所述迭代停止条件为：满足迭代停止次数或满足预设最小二乘误差值。

30、一种等离子体光谱数据参数优化装置，包括：

31、获取模块，获取等离子体光谱数据，并确定所述等离子体光谱数据的波长序列和谱线强度序列；

32、构建模块，用于构建包含待优化等离子体参数和所述波长序列的展宽效应函数；

33、拟合模块，用于根据所述展宽效应函数和所述波长序列得到谱线拟合轮廓；

34、迭代模块，以所述待优化等离子体参数为优化目标，根据所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列执行迭代算法；

35、输出模块，用于输出优化后的等离子体参数。

36、一种等离子体光谱数据参数优化设备，包括：

37、处理器和存储器；

38、所述处理器与存储器通过通信总线相连接；

39、其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；

40、所述存储器，用于存储程序，所述程序至少用于执行如以上任一项所述的一种等离子体光谱数据参数优化方法。

41、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

42、本发明提供一种等离子体光谱数据参数优化方法，包括获取等离子体光谱数据，并确定等离子体光谱数据的波长序列和谱线强度序列。构建包含待优化等离子体参数和波长序列的展宽效应函数，根据展宽效应函数和波长序列得到谱线拟合轮廓。本申请中采用了迭代算法，以待优化等离子体参数为优化目标，根据谱线拟合轮廓和谱线强度序列执行迭代算法，最终得到优化后的等离子体参数，优化后的等离子体参数精度更高，对等离子体的诊断效果更好。

技术特征：

1.一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述获取等离子体光谱数据后，确定等离子体的光学厚度，根据所述等离子体的光学厚度，对所述谱线强度序列进行校正。

3.根据权利要求2所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述确定等离子体的光学厚度，根据所述等离子体的光学厚度，对所述谱线强度序列进行校正，包括以下步骤：

4.根据权利要求1-3任一项所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述获取等离子体光谱数据后，对所述等离子体光谱数据进行归一化。

5.根据权利要求1-3任一项所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述待优化等离子体参数包括：离子温度、电子密度和谱线中心波长；

6.根据权利要求5所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述根据所述展宽效应函数和所述波长序列得到谱线拟合轮廓，包括：

7.根据权利要求5所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述以所述待优化等离子体参数为优化目标，根据所述谱线拟合轮廓和所述谱线强度序列执行迭代算法，包括：

8.根据权利要求7所述一种等离子体光谱数据参数优化方法，其特征在于，所述迭代停止条件为：满足迭代停止次数或满足预设最小二乘误差值。

9.一种等离子体光谱数据参数优化装置，其特征在于，包括：

10.一种等离子体光谱数据参数优化设备，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种等离子体光谱数据参数优化方法、装置及设备，属于等离子体诊断技术领域，包括获取等离子体光谱数据，并确定等离子体光谱数据的波长序列和谱线强度序列。构建包含待优化等离子体参数和波长序列的展宽效应函数，根据展宽效应函数和波长序列得到谱线拟合轮廓。本申请中采用了迭代算法，以待优化等离子体参数为优化目标，根据谱线拟合轮廓和谱线强度序列执行迭代算法，最终得到优化后的等离子体参数，优化后的等离子体参数精度更高，对等离子体的诊断效果更好。

技术研发人员：彭晶,贺玉哲,陈立,石桓通,李兴文,邓云坤,王科,赵现平
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11