[發明專利]應用近紅外光譜技術無損鑒別鋼結構防火涂料品牌的方法

有效

• 申請號: 201410474248.1
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104198432A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 薛崗;宋文琦
• 申請（專利權）人: 公安部天津消防研究所
• 主分類號: G01N21/359
• 分類號: G01N21/359
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 胡京生

技術領域

本發明涉及鋼結構防火涂料質量檢測，特別是一種應用近紅外光譜技術無損鑒別鋼結構防火涂料品牌的方法。

背景技術

鋼結構防火涂料是一種廣泛用于鋼結構表面，能夠阻滯火災的迅速蔓延，提高鋼結構材料耐火極限的特種涂料。目前，鋼結構防火涂料的技術性能測試按照GB?14907-2002《鋼結構防火涂料》進行，要在試驗試件上涂覆防火涂料、自然環境下干燥固化、在特定實驗裝置或試驗爐上進行試驗，這種試驗檢測周期長，過程復雜，試驗成本高，只有少數專業機構能夠實施檢驗。GA588-2012《消防產品現場檢查判定規則》明確提出了防火涂料外觀、涂層厚度和膨脹倍數等技術性能的現場檢驗要求，通過現場檢查判定防火涂料的質量是否合格。我國防火涂料品牌繁多，不乏一些假冒偽劣產品以次充好，由于其組分復雜，采用通常的檢查方法很難對其品牌進行鑒別，因此，迫切需要一種快速、簡便、無損的現場鑒別防火涂料品牌的方法。

近紅外光譜因其快速、無損、無污染、無破壞性、操作技術要求低，可實現在線或現場快速檢測的特性，已在食品、藥品和油品等各個領域的真偽和品牌鑒別中發揮著重要作用。鄧小波等發表了文章《鋼結構防火涂料的研究現狀、應用、發展方向及防火性能檢測方法的研究》，詳細地介紹了錐形量熱儀法、光電子能譜法、掃描電鏡、紅外光譜等檢測鋼結構防火涂料的應用方法，但是這些方法的檢測設備體積大，檢測時間較長，不適于進行現場的快速檢測。胡愛琴等發表的《防火材料及滅火劑快速檢測技術研究》論文，采用近紅外光譜技術建立了鋼結構防火涂料與普通涂料的SIMCA識別模型，建立的模型僅僅能夠用于區別鋼結構防火涂料與普通涂料，沒有依據GB?14907-2002《鋼結構防火涂料》方法進行防火涂料的涂覆，沒有對光譜區間進行優化選擇，也沒有給出具體的現場判定方法和判定依據。

發明內容

本發明的目的是針對上述存在問題，提供一種應用近紅外光譜技術鑒別鋼結構防火涂料品牌的方法，該鑒別方法無需對鋼結構防火涂料進行破壞，利用光纖漫反射近紅外分析設備掃描涂刷好的未知樣品光譜，便可以得到未知樣品鋼結構防火涂料的品牌及種類信息，實現無損、快速、準確鑒別防火涂料品牌的目的。具體技術方案是，一種應用近紅外光譜技術無損鑒別鋼結構防火涂料品牌的方法，采用光纖漫反射近紅外光譜設備及光纖漫反射探頭固定支架，光纖漫反射探頭固定支架包括固定支架和卡箍，采集前在光纖漫反射近紅外光譜設備的光纖漫反射探頭上安裝固定支架，使光纖漫反射探頭頂在固定支架內底端面，通過卡箍將光纖漫反射探頭鎖緊在固定支架上，采集光譜的過程中固定支架的底部與防火涂料表面嚴密接觸，保證每次采集過程中光程的一致性，鑒別步驟如下：

1)?鋼結構防火涂料樣品的準備：選取經生產后檢驗合格的不同廠家不同批次的鋼結構防火涂料樣品，按涂料產品規定的施工工藝進行涂覆，待涂覆厚度達到產品規定要求時，停止涂覆，水平放置養護15天以上，待達到養護期后方可進行光譜采集；

2)?近紅外光譜的采集：在保證樣品表面平整、無污染的前提下，利用同一臺光纖漫反射近紅外光譜設備在鋼結構防火涂料表面進行光譜采集，并將采集到的光譜數據存入計算機；采集光譜波長范圍為1000~2500nm，每次光譜采集連續測量5次，取5張光譜的平均光譜作為一個樣品光譜；

3)?光譜預處理：為了消除鋼結構防火涂料涂刷不平整、表面散射、基線漂移和噪聲干擾的影響，提高光譜分辨率和靈敏度，識別重疊峰，應用TQ?analyst?8.0軟件對原始光譜進行導數平滑濾波、多元散射校正、標準正態變量變換或數據降維預處理；

4)?建立判別模型：選取波長范圍在1000~2500nm之間的某一段或幾段光譜，建模與實際判別時的光譜預處理方法和光譜范圍選擇必須一致，應用TQ?analyst?8.0軟件中的判別分析法（Discriminant?Analysis）建立不同鋼結構防火涂料品牌的馬氏距離主成分判別分析模型；

5)?計算品牌的馬氏距離臨界值MD_Limit：通過選取不同批次、不同品牌的樣品，重復步驟2），采集其近紅外光譜后，建立每個品牌獨立驗證樣品集對判別模型進行驗證，計算出每個樣品的馬氏距離值MD，將每個品牌計算得到的MD₁、MD₂、MD₃…MD_N求平均值，得到該品牌馬氏距離平均值MD_Ave，然后計算得到該品牌鋼結構防火涂料的馬氏距離臨界值MD_Limit；