[發(fā)明專利]利用近紅外光譜儀構(gòu)建快速預(yù)測(cè)原油性質(zhì)的模型的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710985777.1
• 申請(qǐng)日: 2017-10-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107703097B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)鋒;鐘偉民;隆建;楊明磊;杜文莉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/359
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/359;G01N21/3577
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 韋東

1.一種利用衰減全反射探頭與近紅外光譜儀構(gòu)建快速預(yù)測(cè)原油性質(zhì)的模型的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：構(gòu)建原油訓(xùn)練集，測(cè)定訓(xùn)練集中原油的性質(zhì)；

步驟二：使用衰減全反射探頭在近紅外譜區(qū)測(cè)量原油的近紅外光譜圖；

步驟三：對(duì)步驟二獲得的原油近紅外光譜進(jìn)行預(yù)處理；

步驟四：對(duì)預(yù)處理后的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練集樣本的選擇，剔除異常樣本點(diǎn)；

步驟五：根據(jù)原油待測(cè)性質(zhì)和原油光譜數(shù)據(jù)集，選擇特定的光譜波數(shù)；和

步驟六：利用偏最小二乘法建立原油性質(zhì)與近紅外光譜數(shù)據(jù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)模型；

其中，所述步驟六中的數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)模型如下式所示：

y＝a₀+a₁x₁+a₂x₂+…+a_nx_n

其中，y為預(yù)測(cè)的性質(zhì)，a_i為模型參數(shù)，x_i為光譜第i個(gè)波數(shù)點(diǎn)的吸光度；

所述數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)模型如下建立：

(1)對(duì)光譜矩陣X和濃度矩陣Y作標(biāo)準(zhǔn)化變換，變換后的矩陣分別記為V和U；

(2)計(jì)算V矩陣的權(quán)重ω′＝u′V/u′u；

(3)對(duì)權(quán)重向量進(jìn)行歸一化ω′_new＝ω_old′/(ω_old′ω_old)^1/2；

(4)估計(jì)V矩陣得分向量t＝Vω′；

(5)計(jì)算U矩陣的載荷q′＝t′U/t′t；

(6)產(chǎn)生U矩陣的得分向量u＝Uq/q′q；

比較u_(old)與u_(new)，如果||u_(old)-u_(new)||＜閾值，表明已收斂，迭代停止，否則轉(zhuǎn)到第一步繼續(xù)進(jìn)行迭代；

(7)計(jì)算標(biāo)量b用以內(nèi)部關(guān)聯(lián)b＝u′t/t′t；

(8)計(jì)算V矩陣的載荷p′＝t′v/t′t；

(9)計(jì)算V和U矩陣的殘差E＝V-tp′，F(xiàn)＝U-uq′；

(10)計(jì)算預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)差SEP，如果SEP大于預(yù)期精度，則表明最佳維數(shù)已得到，否則對(duì)下一維進(jìn)行計(jì)算，則可得到最終的系數(shù)矩陣B＝W(P′W)^-1Q′。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

步驟一中用于構(gòu)建校正集的原油20℃的密度在0.7-1.1g/cm³的范圍內(nèi)，硫含量在0.03％-5.50％的范圍內(nèi)，酸值在0.01-12.00mgKOH/g的范圍內(nèi)；和/或

所述原油性質(zhì)包括密度、殘?zhí)俊⑺嶂怠⒘蚝俊⒌俊⑾灪俊⒛z質(zhì)含量、瀝青質(zhì)含量和實(shí)沸點(diǎn)數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

所述步驟二包括，將訓(xùn)練集樣品放置于30℃溫度下的某一溫度，待原油樣品溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，測(cè)定該原油樣品的近紅外光譜數(shù)據(jù)。

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟二中，所述衰減全反射探頭與離線/在線近紅外光譜儀配合使用，采集不同原油樣品的近紅外光譜圖。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，利用裝有衰減全反射探頭的離線/在線近紅外分析儀，將該衰減全反射探頭的近紅外光纖探頭直接插入原油樣本，探頭前端測(cè)量部分被原油全部浸沒(méi)即可的簡(jiǎn)單方式，測(cè)定原油近紅外光譜數(shù)據(jù)。

6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，測(cè)定時(shí)的掃描范圍為4000-12500cm^-1，掃描次數(shù)為10-100次。

7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三包括，利用一階導(dǎo)數(shù)和直線差減法對(duì)步驟二獲得的波數(shù)范圍為12500～4000cm^-1區(qū)域的原油樣本近紅外光譜圖進(jìn)行預(yù)處理，消除基線和背景干擾，建立初始訓(xùn)練集。