[發明專利]基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法及裝置

在審

• 申請號: 202010840271.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN114076742A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 崔方曉;王安靜;李大成;李揚裕;吳軍;曹志成
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/31
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 苗曉娟

1.一種基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，包括步驟：

利用光譜儀跟蹤待測船舶，獲取實測光譜，所述實測光譜至少包括：待測船舶的排放氣體的光譜、大氣背景的光譜；

獲取實時的大氣背景的光譜；

在所述實測光譜中去除所述實時的大氣背景的光譜，得到中間光譜；

在所述中間光譜中進行目標物質的特征提取，獲取所述目標物質的光譜特征，并計算所述目標物質的濃度程長積值；

以所述目標物質的濃度程長積值為依據，得到待測船舶燃料含硫量。

2.根據權利要求1所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，在利用光譜儀跟蹤待測船舶的步驟之前還包括：

獲取待測船舶燃料含硫量的紅外光譜模型。

3.根據權利要求1所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述獲取實時的大氣背景的光譜包括步驟：

獲取溫度、濕度廓線數據，并以所述溫度、濕度廓線數據為依據，得到大氣譜線；

根據光譜儀線型函數及所述大氣譜線計算實時的大氣背景光譜。

4.根據權利要求1所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述在所述中間光譜中進行目標物質的特征提取，獲取所述目標物質的光譜特征的步驟包括：

確定目標物質的目標波段；

提取目標物質在目標波段內的特征，以得到所述目標物質的光譜特征。

5.根據權利要求4所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述目標物質至少包括：CO₂及SO₂。

6.根據權利要求5所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，CO₂的目標波段為900-1150cm^-1；SO₂的目標波段為1000-1250cm^-1。

7.根據權利要求2所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的方法，其特征在于，所述待測船舶燃料含硫量的紅外光譜模型為：

其中，S/C表示燃料含硫量，單位是％m/m；α_CO2和α_SO2分別為CO₂和SO₂的吸收系數強度；Δ²T_CO2和Δ²T_SO2分別表示紅外光譜測量的CO₂和SO₂特征；2320是一個常數乘項。

8.一種用于實現權利要求1-7任一所述方法的裝置，其特征在于，所述裝置包括：

光譜采集單元，配置用于跟蹤待測船舶，獲取實測光譜，所述實測光譜至少包括：待測船舶的排放氣體的光譜、大氣背景的光譜；

獲取實時大氣背景相關數據單元，配置用于獲取實時的大氣背景相關數據，以供獲取實時的大氣背景的光譜；

處理單元，配置用于接收所述光譜采集單元及所述獲取實時大氣背景相關數據單元傳遞的數據，并進行處理，以實現：獲取實時的大氣背景的光譜；在所述實測光譜中去除所述實時的大氣背景的光譜，得到中間光譜；在所述中間光譜中進行目標物質的特征提取，獲取所述目標物質的光譜特征，并計算所述目標物質的濃度程長積值；以所述目標物質的濃度程長積值為依據，得到待測船舶燃料含硫量；

顯示單元，配置用于顯示所述裝置的相關信息。

9.根據權利要求8所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的裝置，其特征在于，所述光譜采集單元包括：光譜儀，云臺，支撐架以及控制模塊，所述光譜儀置于所述云臺上，所述支撐架用于支撐所述云臺，所述控制模塊用于控制所述云臺以實現光譜儀跟蹤待測船舶。

10.根據權利要求8所述的基于紅外光譜測量船舶燃料含硫量的裝置，其特征在于，所述裝置的相關信息包括：當前硫碳比、當前燃料含硫量、顯示光譜、氣體濃度、云臺信息的至少一種。