烷烴類氣體光譜數(shù)據(jù)融合算法研究.pdf

1、烷烴類混合氣體的定量分析在煤礦安全預(yù)警、石油開采和化工分析等諸多領(lǐng)域有著非常重要的意義。近紅外(NIR)光譜法用于氣體分析時(shí),是通過(guò)獲取氣體的紅外吸收光譜來(lái)獲取信息,與傳統(tǒng)的氣相色譜法相比,具有靈敏度高、分析速度快、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。但是,七組分烷烴氣體各組分之間存在嚴(yán)重的交叉敏感現(xiàn)象,這導(dǎo)致對(duì)七組分烷烴混合氣體進(jìn)行定量分析非常困難。
　　本文將AOTF-NIR光譜儀用于混合氣體分析。首先介紹了采用AOTF-NIR光譜儀進(jìn)行氣體定量

2、分析的基本原理,包括系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái),并簡(jiǎn)單介紹了光譜數(shù)據(jù)的來(lái)源;然后詳細(xì)介紹了建立七組分烷烴混合氣體的定量分析模型的具體過(guò)程;最后對(duì)模型進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　七組分烷烴混合氣體的定量分析模型由4個(gè)模塊組成,分別是:異常樣本剔除模塊、預(yù)處理模塊、特征提取模塊和回歸模塊。首先采用相對(duì)誤差殘差法剔除了原始樣本中的異常樣本。然后對(duì)原始光譜進(jìn)行了平滑、導(dǎo)數(shù)、歸一化預(yù)處理,凈化了光譜信息。針對(duì)七種烷烴氣體的近紅外光譜嚴(yán)重交疊的問題,提出

3、了NIR光譜的兩種特征提取方法:主成分分析(PCA)法和核主成分分析(KPCA)法,這兩種方法都能很好地提取光譜的有效數(shù)據(jù)、降低光譜數(shù)據(jù)維數(shù)。最后將PCA與KPCA兩種特征提取方法與支持向量回歸機(jī)(SVR)耦合,建立七組分烷烴混合氣體的定量分析的兩種模型:PCA-SVR和KPCA-SVR。
　　文章最后對(duì)以上兩個(gè)模型在分析準(zhǔn)確度、可靠性、消噪能力三個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比,最終確定KPCA-SVR為七組分烷烴混合氣體定量分析的最終模型。并