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在实际火焰中，当量比变化与局部气体温度耦合影响 LIBS 测量精度。研究人员提出混合校正法，先利用等离子体参考信号表征温度校正谱线强度，再用改进谱标准化法补偿比率偏差。结果显著降低偏差，该方法提升了复杂环境下当量比测量准确性。
在燃烧领域，精准测量燃料浓度对设备设计与运行至关重要。激光诱导击穿光谱（LIBS）因能多物种同步检测、空间分辨率高而备受关注，它通过分析特征光谱可确定火焰中当量比（Ф），即燃料与氧化剂的化学计量比。但实际火焰中，当量比变化常与气体温度波动紧密关联，温度会改变等离子体状态，导致谱线强度比偏离，使 LIBS 定量分析面临挑战。以往单一参数校正方法难以全面消除温度影响，建立多温度校准模型又复杂繁琐，因此亟需一种能在宽温范围内有效校正温度效应的方法。
为解决这一难题，清华大学的研究人员开展了相关研究，旨在开发一种混合校正方法以提升 LIBS 在复杂燃烧环境中当量比测量的准确性。研究成果发表在《Analytica Chimica Acta》。
研究中主要使用的关键技术方法包括：利用配备同步采集激光能量、残余能量、等离子体图像及发射光谱功能的 LIBS 系统，以本生灯火焰作为测试样本，通过分析等离子体相关信号与谱线强度的关系来校正温度影响。
结果
混合校正方法的提出与验证
研究提出的混合校正方法包含两个关键步骤：首先，利用基于等离子体的参考信号准确表征局部气体温度，并相应校正谱线强度；其次，应用改进的谱标准化方法补偿谱线比率偏差。通过在不同气体温度下的实验验证，该方法显著降低了谱线强度比的偏差。例如，H/O 比的角标准偏差（AS_RSD）从 25.96% 降至 3.94%，不同火焰位置测得的 H/O 比可回归到统一校准曲线，相关系数 R2 大于 0.95。
方法的鲁棒性与适用性
该方法在 H/O、C/O、H/N 和 C/N 等多种谱线比率对上均表现出良好的鲁棒性。校准模型能够在整个火焰场中实现当量比的精确测定，验证了其在宽温度范围（从接近室温的新鲜燃料喷射区到超过 1500K 的燃烧后区）内的有效性。
结论与讨论
研究表明，在燃烧环境中，气体温度与当量比的耦合梯度会引入显著的基质效应，而混合校正方法通过同时准确测量局部气体温度和当量比，有效缓解了温度变化的影响。这是首次尝试开发此类校正方法以实现宽温度范围内当量比的精确定量，为 LIBS 技术在复杂燃烧环境中的应用提供了更可靠的解决方案，有望推动燃烧诊断技术的发展，助力燃烧设备的优化设计与高效清洁运行，对减少污染物排放、提升能源利用效率具有重要意义。
