作者单位
摘要
1 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
石油类混合油液的组分检测是三维荧光光谱领域重要的研究内容, 由于实际获得的混合油液三维荧光光谱数据存在不同组分光谱重叠严重、 数据三线性较差等问题, 通过平行因子算法解析时, 会出现解析谱与标准谱差异过大或者不能正确判断油种的情况。 在验证三维荧光偏导数光谱应用平行因子算法具有可行性的基础上, 将三维荧光偏导数光谱与平行因子算法结合, 能够提高平行因子算法得到的混合油解析谱与标准谱的拟合程度, 实现石油类混合油液组分的准确检测。 首先, 以十二烷基硫酸钠(SDS)溶液作为溶剂, 配制航空煤油、 润滑油不同浓度的纯油溶液各15份, 将航空煤油、 润滑油按照不同浓度比配制9份混合油溶液; 并利用FS920荧光光谱仪得到39份三维荧光光谱数据。 然后, 对三维荧光光谱数据进行预处理: 通过扣除空白法去除拉曼散射, 并将瑞利散射区域扣除, 再利用分段三次hermite插值方法对扣除区域进行插值; 利用小波变换阈值去噪法去除光谱数据中的高频噪声, 得到预处理完成后的三维荧光光谱数据。 最后, 利用Savitzky-Golay拟合求导方法求三维荧光光谱的一阶偏导数光谱, 并利用平行因子算法对三维荧光光谱和三维荧光偏导数光谱进行解析。 将解析谱与纯油标准谱进行比较, 实验结果表明: 利用平行因子算法对混合油液的三维荧光光谱进行解析时, 得到的润滑油解析结果较好, 但航空煤油的解析结果存在较大问题。 而三维荧光偏导数光谱经平行因子算法解析后, 在保证润滑油解析结果的同时, 显著提高了航空煤油的解析结果: 航空煤油解析谱与标准谱之间的相关系数提升了12.0%(发射光谱)、 6.7%(激发光谱), 均方根误差减少了70.4%(发射光谱)、 20.6%(激发光谱)。 在三维荧光光谱数据三线性较差的情况下, 三维荧光偏导数光谱结合平行因子分析方法优于三维荧光光谱结合平行因子分析方法, 实现了对混合油液组分准确检测的目的。
三维荧光光谱 油种检测 偏导数光谱 平行因子算法 Three-dimensional fluorescence spectroscopy Mixed oil detection Partial derivative spectroscopy Parallel factor algorithm 
光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3506
作者单位
摘要
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
将三维荧光探测技术与交替惩罚三线性分解算法相结合,提出一种用于混合油液中油种成分检测的方法。首先利用FLS920型荧光光谱仪采集拟进行成分检测的混合油液(航空煤油和润滑油)在不同体积比配制条件下的20个样本的三维荧光光谱数据,利用Delaunay插值法对所获得的三维荧光光谱数据进行校正;然后利用核一致函数确定交替惩罚三线性分解算法解析三维荧光光谱数据时所需的组分数;最后利用均方根误差和相关系数矩阵,对交替惩罚三线性分解算法解析三维荧光光谱数据的效果进行评价。结果表明:在经交替惩罚三线性分解算法解析得到的均方根误差和相关系数矩阵中,非对角线上的元素值均满足所设阈值0.05和0.95的要求;在解决三维荧光光谱严重重叠的问题上,交替惩罚三线性分解算法优于平行因子算法,达到了对混合油液中油种成分快速检测的目的。
光谱学 油种检测 交替惩罚三线性分解 三维荧光光谱 
光学学报
2018, 38(11): 1130005

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