激光与光电子学进展, 2019, 56 (23): 233002, 网络出版: 2019-11-27   

基于CARS波段筛选的甲醇汽油中甲醇含量中红外光谱检测 下载: 946次

Mid-Infrared Spectroscopy Detection of Methanol Content in Methanol Gasoline Based on CARS Band Screening
作者单位
华东交通大学机电与车辆工程学院, 江西 南昌 330013
图 & 表

图 1. 甲醇汽油中甲醇含量的中红外检测模型的流程图

Fig. 1. Flow chart of mid-infrared detection model for determining methanol content of methanol gasoline

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图 2. 汽油和无水甲醇样品的原始中红外光谱。(a)汽油中红外光谱;(b)无水甲醇中红外光谱

Fig. 2. Original mid-infrared spectra of gasoline and absolute methanol. (a) Mid-infrared spectrum of gasoline; (b) mid-infrared spectrum of absolute methanol

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图 3. 不同甲醇体积分数的甲醇汽油的原始中红外光谱图

Fig. 3. Original mid-infrared spectra of methanol gasoline with different methanol volume fractions

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图 4. 采用UVE方法筛选得到的波段。(a)在全谱范围内进行波段选择;(b)在全谱范围内挑选的波段点

Fig. 4. Band selected by UVE method. (a) Band selection in full spectrum; (b) band points selected in full spectrum

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图 5. 基于CARS算法的波长变量筛选过程。(a)变量个数与采样次数的关系;(b) RMSECV值与采样次数的关系;(c)回归系数与采样次数的关系

Fig. 5. Wavelength variable screening based on CARS algorithm. (a) Number of variables versus sampling times; (b) RMSECV value versus sampling times; (c) regression coefficient versus sampling times

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图 6. 全谱范围内采用CARS方法挑选的波段点

Fig. 6. Band points selected by CARS method within full spectrum

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图 7. 每个波长点被“入选”的频次

Fig. 7. Frequency of each wavelength being selected

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图 8. RMSECV值随选取变量数的变化的趋势

Fig. 8. RMSECV varying with number of variables

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图 9. CARS-PLS预测甲醇汽油中甲醇含量的散点图。(a)建模集;(b)预测集

Fig. 9. Scatter plots of methanol content in methanol gasoline predicted by CARS-PLS model. (a) Calibration set; (b) prediction set

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表 1建模集和预测集样品中甲醇体积分数分布

Table1. Methanol volume fractions of samples in calibration and prediction sets

Data setNMinimum /%Maximum /%Mean /%RSD /%
Total1200.6018.609.415.37
Calibration900.6018.609.435.25
Prediction300.6018.609.335.45

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表 2甲醇汽油的中红外光谱校正处理PLS建模效果

Table2. Calibration effect of PLS corrected by middle infrared spectra of methanol gasoline

PretreatmentmethodPCRcRMSECRpRMSEP
Original90.9811.0290.9331.925
S-G130.9970.3750.9441.772
MSC100.9960.4500.9401.843
SNV30.9621.4400.8732.871

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表 3不同波长筛选方法结合PLS模型的建模效果对比

Table3. Comparison of calibration effects of different wavelength screening methods combined with PLS method

MethodNumber of wavelengthsPCRcRMSECRpRMSEP
PLS1557130.9970.3750.9441.772
UVE-PLS135100.9721.2320.9481.777
CARS-PLS11890.9940.5630.9781.177
GA-PLS130110.9830.9940.9561.527

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胡军, 刘燕德, 欧阳爱国, 刘洪量. 基于CARS波段筛选的甲醇汽油中甲醇含量中红外光谱检测[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(23): 233002. Jun Hu, Yande Liu, Aiguo Ouyang, Hongliang Liu. Mid-Infrared Spectroscopy Detection of Methanol Content in Methanol Gasoline Based on CARS Band Screening[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(23): 233002.

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