激光诱导击穿光谱技术监测碳纤维复合材料清洗

"该文章基于激光诱导击穿光谱(LIBS)技术，设计了一套在线监测系统，用于实时评估碳纤维复合材料的激光清洗效果。实验中使用了光纤激光器，通过调整激光清洗速度和单脉冲能量密度来研究清洗效果。文中详细介绍了数据处理方法，包括使用均值平滑法去除光谱背景、DBSCAN算法区分光谱噪声与有效信号，以及利用皮尔逊系数确定最佳烧蚀次数。最后，通过扫描电子显微镜(SEM)验证了LIBS技术在线监测的准确性。" 文章详细阐述了如何运用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术监测碳纤维复合材料的激光清洗质量。LIBS是一种非破坏性的元素分析技术，能快速提供材料表面的元素组成信息。在此实验中，研究人员使用了光纤激光器，这种激光器因其多维度加工能力而被选中。首先，他们确定了合适的激光清洗速度，接着研究了LIBS信号随激光单脉冲能量密度变化的规律，以此来量化清洗效果。 在数据处理方面，为了从光谱中提取有效信息，研究团队采用了多种策略。对于包络状的光谱连续背景，他们使用均值平滑方法进行去除，以便更清晰地观察元素谱线。接下来，他们引入了DBSCAN（密度基空间聚类）算法，这是一种无监督学习方法，能够有效地将光谱中的噪声点与有意义的数据点区分开。这一步骤对于准确识别和分析光谱至关重要。 此外，文章还利用皮尔逊相关系数来确定最佳的激光烧蚀次数。皮尔逊系数是衡量两个变量间线性相关性的度量，通过分析LIBS信号与烧蚀次数之间的关系，可以找到最佳的清洗参数，从而实现激光清洗过程的自动化优化控制。 最后，通过扫描电子显微镜的微观分析，研究者验证了LIBS技术在监测碳纤维复合材料表面清洗效果方面的有效性。SEM图像能够揭示清洗后的表面形貌，进一步确认了LIBS监测结果的可靠性。 这项工作展示了LIBS技术在碳纤维复合材料激光清洗监控中的潜力，提供了实时、无损的监测手段，并且为优化清洗工艺提供了科学依据。这不仅有助于提高清洗效率，还能确保清洗质量，对工业生产中碳纤维复合材料的清洁维护具有重要的实践意义。