拉曼光谱法是一种高效、无损的化学信息获取分析方法。拉曼光谱中的特征峰位包含了物质的化学信息。对称零面积变换寻峰法是一种常用的寻峰方法，但在寻峰前需要输入有关谱线的各项参数，如窗宽、洛伦兹函数半峰全宽、高斯函数半峰全宽等等。对于不同的拉曼光谱，需要输入的这些参数可能不同。如果输入参数与当前拉曼光谱不符合，寻得的峰位可能不准确。本文对对称零面积法进行改进，将拉曼光谱谱峰的半峰全宽归一化，减少了需要输入的各项参数，并结合Whittaker Smoother去噪算法和非对称加权惩罚最小二乘（arPLS）去基线算法，形成WALPSZ寻峰算法。该算法提高了对不同分辨率的拉曼光谱寻峰的准确性和普适性。将该算法应用于Raman Open Database和实际测量的光谱数据的寻峰中，并将获取的峰位与相关文献的数据进行对比，验证了其可靠性和对不同拉曼光谱数据的适用性。

为了拟合光谱重叠峰及太赫兹时域曲线,设计了一种动态增加高斯函数的高斯拟合算法。首先,利用去噪光谱数据的一阶导数粗略搜寻各高斯峰的位置,再根据高斯峰位置初始化多高斯函数。然后,将光谱数据与多高斯函数的均方差作为损失函数,用梯度下降法找到损失函数最小时的多高斯函数。最后,针对没有明显峰尖的光谱重叠峰和存在负值的太赫兹时域曲线,用动态多高斯函数模型解析重叠高斯峰或拟合曲线。计算结果表明,本算法可以根据拟合精度的要求,动态增加多个高斯函数,自动搜寻高斯峰的位置,且对光谱重叠峰和太赫兹时域曲线的拟合效果较好。

谱线寻峰在激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy)中是必不可少的步骤, 然而噪声和背景的存在, 干扰了寻峰的准确性。 为了提高LIBS寻峰中重叠峰分辨能力和自适应能力, 提出一种适用于LIBS谱图的自动寻峰方法。 将基于连续小波变换的脊线寻峰法引入到LIBS中, 探讨了连续小波变换中的小波母函数的选择并优化了尺度参数和平移参数, 提出一套脊线校正方法对脊线寻峰法进行了改进。 实验结果表明, 该方法与直接比较法、 导数法和脊线寻峰法相比, 在重叠峰分辨能力和寻峰精度等方面优势显著, 可应用于LIBS数据处理。

自动寻峰是进行光谱原位探测、 实时自动分析的必要环节, 对拓展光谱分析技术到长期海洋监测、 石油录井等应用领域具有重要意义。 该研究以实验室中获得的LIBS/Raman光谱数据, 对Gaussian, Lorenz, Voigt三种线型函数构建的对称零面积变换函数进行了比较研究。 结果证明各个光谱峰都存在一个最优的对称零面积变换函数, 但三种变换函数在各自的最优化参数下获得的峰位、 峰宽一致; 以实验室中LIBS和Raman光谱定量实验数据对该方法的测试还证明, 对称零面积变换寻峰方法对信号的大范围动态变化适应性强, 弱峰识别能力达到或优于人工识别水平, 有望应用于将来的LIBS/Raman自动原位分析中去。

介绍了自主开发的LIBS谱线识别软件， 基于LabVIEW虚拟仪器开发平台， 利用二次微商和阈值判定对LIBS谱数据进行降噪、 寻峰， 并通过参考NIST原子光谱数据库， 确定了多种常见元素的特征波长， 可以自动识别元素谱线， 实现了对样品所含元素种类的定性分析。 该软件系统定性分析元素简单、 快捷， 具有一定的实用性及推广价值。