[發(fā)明專利]一種識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)中紅外光譜方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110139727.4
• 申請(qǐng)日: 2011-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN102338743A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田高友;熊春華;魯長波;周友杰;任連嶺;安高軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍總后勤部油料研究所
• 主分類號(hào): G01N21/35
• 分類號(hào): G01N21/35;G06K9/62
• 代理公司: 北京知本村知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11039
• 代理人: 劉江良;周自清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)的中紅外光譜方法，具體地說，涉及一種采用中紅外光譜技術(shù)，結(jié)合最小二乘(PLS)法快速將未知發(fā)動(dòng)機(jī)燃料識(shí)別為柴油、汽油和噴氣燃料，并確定其牌號(hào)的方法。?

背景技術(shù)

發(fā)動(dòng)機(jī)用途不同，導(dǎo)致其發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類繁多。比如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用柴油動(dòng)力燃料、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用汽油動(dòng)力燃料，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)使用噴氣燃料。各類發(fā)動(dòng)機(jī)燃料根據(jù)使用條件區(qū)分為不同牌號(hào)。比如，根據(jù)使用溫度不同，柴油分為10號(hào)、0號(hào)、-10號(hào)和-35號(hào)等牌號(hào)。根據(jù)抗爆性能，汽油分為90號(hào)、93號(hào)和97號(hào)等牌號(hào)。各種類和各種牌號(hào)燃料不能混用，否則發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)行，導(dǎo)致故障發(fā)生。比如，在低溫條件下使用高牌號(hào)柴油，柴油低溫流動(dòng)性差，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無法正常啟動(dòng)；低牌號(hào)汽油用作高牌號(hào)汽油時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)發(fā)生爆震，甚至損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。在實(shí)際使用過程中，存在發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)混用以及質(zhì)量摻假現(xiàn)象，比如在低廉低標(biāo)號(hào)汽油中摻對(duì)有害物質(zhì)冒充高標(biāo)號(hào)汽油。現(xiàn)有的質(zhì)量檢測(cè)手段無法滿足快速識(shí)別需求，因此，迫切需要發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)快速識(shí)別技術(shù)，正確指導(dǎo)用油，提高打假能力，避免誤用油料帶來的損失。?

由于近紅外光譜技術(shù)具有快速、多性質(zhì)分析以及適合在線無損分析特點(diǎn)，目前已越來越多的應(yīng)用于石化行業(yè)，在燃料質(zhì)量檢測(cè)和打假方面具有不可替代的作用。由于近紅外光譜屬于分子振動(dòng)光譜，波長范圍為700-2500nm，為分子倍頻和組合頻吸收，峰形為寬峰；特征性弱，只對(duì)X-H基團(tuán)(X為C、O等)有吸收；信號(hào)弱，抗干擾能力強(qiáng)。正是由于近紅外光譜具有上述特點(diǎn)，所以必須借助現(xiàn)代的化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，近紅外光譜技術(shù)才能很好的應(yīng)用。隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展以及近紅外光譜儀器環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，價(jià)格便宜，推動(dòng)了近紅外光譜技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)已成為烴類(C-H)燃料質(zhì)量快速檢測(cè)和在線過程監(jiān)控技術(shù)。?

中紅外光譜也屬于屬于分子振動(dòng)光譜，為分子振動(dòng)的基頻吸收，波數(shù)范圍為400-4000cm^-1(波長為2.5微米～25微米)。從其定義來看，中紅外光譜與近紅外光譜只是波長范圍。從其產(chǎn)生的本質(zhì)來看，可以很好的發(fā)現(xiàn)二者光譜形貌特征有明顯區(qū)別，從而導(dǎo)致最終所采用的?技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域有很大的區(qū)別。與近紅外光譜相比，中紅外光譜峰形為尖峰，特征性強(qiáng)，各類官能團(tuán)(包括X-H和其它非X-H官能團(tuán))均有明顯的吸收；信號(hào)強(qiáng)，微量組分或添加劑均有吸收，所以中紅外光譜技術(shù)主要用于分析化學(xué)領(lǐng)域的未知物質(zhì)官能團(tuán)鑒定，屬于“四大譜”之一，用于未知物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定。由于中紅外光譜儀器的環(huán)境適應(yīng)能力弱，儀器昂貴，所以該技術(shù)目前還很難用于石化行業(yè)的質(zhì)量檢測(cè)和種類識(shí)別。?

從理論上分析，中紅外光譜不僅對(duì)燃料主要烴類組成有吸收，而且對(duì)少量非烴類組分以及微量添加劑組分均有響應(yīng)，所以如果中紅外光譜技術(shù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)技術(shù)結(jié)合，將會(huì)實(shí)現(xiàn)近紅外光譜技術(shù)所不能實(shí)現(xiàn)的功能，比如錳型添加劑含量測(cè)定。錳型添加劑主要提高汽油抗爆性能，直接影響汽油的牌號(hào)。本發(fā)明采用中紅外光譜技術(shù)，借助于化學(xué)計(jì)量學(xué)，識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的種類和牌號(hào)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)的中紅外光譜方法，該方法通過被測(cè)樣品紅外光譜，根據(jù)識(shí)別方案，結(jié)合PLS方法快速將未知發(fā)動(dòng)機(jī)燃料識(shí)別為柴油、汽油和噴氣燃料，并確定其牌號(hào)的方法。?

本發(fā)明提供的是一種識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)的中紅外光譜方法，包括如下步驟：?

第一步：每一種燃料收集一定數(shù)量樣品作為訓(xùn)練集；?

第二步：測(cè)定訓(xùn)練集樣品的中紅外吸收光譜；?

第三步：確定識(shí)別方案：采用多個(gè)模型分步進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃料種類和牌號(hào)識(shí)別；?

第四步：利用訓(xùn)練集樣品，采用偏最小二乘法建立和驗(yàn)證識(shí)別方案的模型；?

第五步：對(duì)于未知發(fā)動(dòng)機(jī)燃料樣品的識(shí)別，首先測(cè)定其中紅外光譜，然后利用建立的識(shí)別模型和識(shí)別方案進(jìn)行種類和牌號(hào)識(shí)別。?

所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃料包括汽油、柴油和噴氣燃料；其中，汽油包括90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)的車用汽油和90號(hào)、93號(hào)、97號(hào)的乙醇汽油；柴油包括0號(hào)、-10號(hào)、-35號(hào)的輕柴油和-10號(hào)、-35號(hào)的軍用柴油；噴氣燃料為3號(hào)噴氣燃料。?

所述第三步識(shí)別方案描述如下：?

依次采用7個(gè)模型進(jìn)行識(shí)別；?

首先采用模型1，將未知燃料識(shí)別為汽油、3號(hào)噴氣燃料和柴油三大類燃料；?