一种奥克托今生产工艺中热解反应终点的在线检测方法

摘要

本发明属于炸药领域，提供了一种奥克托今生产工艺中热解反应终点的在线检测方法，包括：采集样品的近红外光谱，最佳建模区间的选择，原始光谱的预处理，采用主成分分析建立模型和热解反应终点的在线检测。本发明将近红外技术应用于奥克托今生产工艺中热解反应终点的确定，实现了含能材料合成过程终点的在线确定，实现了含能材料合成过程的现场检测与监控，确保了产品的纯度和品质，克服了现有的奥克托今生产工艺中热解反应终点检测方法在时间上滞后的不足，使热解反应过程在线可控，达到生产过程的安全和稳定，对含能材料过程质量控制具有重要作用。

主权项

一种奥克托今生产工艺中热解反应终点的在线检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一，采集样品的近红外光谱：取热解反应体系中已知含有直链硝铵的样品，取热解反应体系中已知不含直链硝铵的样品，采集已知含有直链硝铵的样品的近红外光谱，采集已知不含直链硝铵的样品的近红外光谱，记为原始光谱；步骤二，最佳建模区间的选择：(1)选择奥克托今的中红外光谱中的特征峰，‑CH₂‑的伸缩振动谱峰V₁＝3036cm^‑1、V₂＝2983cm^‑1，‑CH₂‑的弯曲振动谱峰在V₃＝1462cm^‑1、V₄＝1433cm^‑1、V₅＝1395cm^‑1；(2)计算奥克托今的近红外谱峰数据V_Nm，依据下述公式计算：V_Nm＝a₁V₁+a₂V₂+a₃V₃+a₄V₄+a₅V₅式中：V表示谱峰，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅表示中红外振动谱峰系数，属于自然数；m表示近红外谱峰个数，属于正整数；(3)确定奥克托今的近红外谱峰数据V_Nm是否属于[12500cm^‑1，4000cm^‑1]；当V_Nm属于[12500cm^‑1，4000cm^‑1]范围内，则保留V_Nm；当V_Nm不属于[12500cm^‑1，4000cm^‑1]范围内，则舍去V_Nm；(4)根据(3)保留得到的V_Nm，得到初步优选区间Q_Nm，Q_Nm为[V_Nm+62，V_Nm‑62]；(5)在每个Q_Nm区间建立PLS模型，得到每个Q_Nm区间和整个近红外光谱区间[12500cm^‑1，4000cm^‑1]的模型评价参数PRESS，比较每个Q_Nm区间的PRESS的值是否小于整个近红外光谱区间[12500cm^‑1，4000cm^‑1]的PRESS的值；当Q_Nm区间的PRESS的值小于整个近红外光谱区间[12500cm^‑1，4000cm^‑1]的PRESS的值，则保留该Q_Nm区间；当Q_Nm区间的PRESS的值大于等于整个近红外光谱区间[12500cm^‑1，4000cm^‑1]的PRESS的值，则舍去该Q_Nm区间；(6)将(5)保留的Q_Nm区间合并，得到最佳建模区间；步骤三，原始光谱的预处理：对采集到的各原始光谱在最佳建模区间内进行预处理，所述的预处理采用平滑处理、微分处理、标准正态变量变换和多元散射校正中的一种以上的任意组合，得到经过预处理后的近红外光谱，由经过预处理后的近红外光谱得到光谱矩阵X；步骤四，采用主成分分析建立模型：根据光谱矩阵X，采用主成分分析法，所选取的主成分数为7，建立模型，得到热解反应过程的聚类分析图，聚类分析图中形成含有直链硝铵的类和不含直链硝铵的类；步骤五，热解反应终点的在线检测：在线对奥克托今生产工艺中热解反应过程中的反应体系进行近红外光谱扫描，采集未知类别样品的原始光谱，对采集到的每一个原始光谱按照步骤三的方法进行预处理，得到未知类别样品经过预处理后的近红外光谱，计算未知类别样品近红外谱峰与含有直链硝铵的样品近红外谱峰之间的距离d₁，计算未知类别样品近红外谱峰与不含直链硝铵的样品近红外谱峰之间的距离d₂，公式为：式中：V_Ni未知表示未知类别样品的近红外谱峰；V_Ni含有表示含有直链硝铵的样品的近红外谱峰；V_Ni不含表示不含直链硝铵的样品的近红外谱峰；m表示近红外谱峰个数；当d₁＜d₂时，则未知类别样品归属于含有直链硝铵的类，表明该原始光谱对应的热解反应时刻的反应体系未达到热解反应终点；当d₁≥d₂时，则未知类别样品归属于不含直链硝铵的类，表明该原始光谱对应的热解反应时刻的反应体系达到热解反应终点。