混油的太赫兹时域波形多参数组合定量分析方法

摘要

本发明涉及液体混合物的太赫兹光谱定量分析技术领域，具体涉及一种混油的太赫兹时域波形多参数组合定量分析方法，其用于组成成分接近油品混合物的定量分析。该方法避免采用吸收系数谱进行定量分析，从而去除了利用理论比尔兰伯特定律所带来的系统误差；多参数的引进大大提高了定量结果的可靠性；多参数权值的确定也使定量分析值与实际值更加接近。该方法使得太赫兹技术可以对成分相近油品组成的混油进行准确的定量分析。避免使用系统误差较大的吸收系数谱进行定量分析，使定量误差由原来的24％以内，减小到6.07％以内。

主权项

一种混油的太赫兹时域波形多参数组合定量分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S1：将两种不同标号汽油按照确定的比例步长配制成N组样本；步骤S2：利用太赫兹时域光谱仪获取N组样本的时域波形；步骤S3：提取每个时域波形的特征参数；特征参数包括：首个波谷对应的时间延迟、幅值衰减，首个波峰对应的时间延迟、幅值衰减；所述的特征参数的提取方法为：对时域波形求导，令导数为零，求得曲线极值及对应的时间延迟；步骤S4：根据最小二乘法求出上述四种参数分别与体积分数的回归曲线；步骤S5：利用上述四种参数得到的回归曲线得到四组体积分数估计值；步骤S6：根据向量夹角余弦最优化方法，得到四种定量分析方法的权值；该步骤通过求解一个约束最优化问题得到四种定量分析方法的权值；该约束最优化问题的模型为：$\max \eta (l_1,l_2,...,l_m)=\frac{{\Sigma }_{i=1}^m{l}_i{\Sigma }_{t=1}^N{x}_t{x}_{\mathrm{it}}}{\sqrt{{\Sigma }_{t=1}^N{x_t}^2}\sqrt{L^T\mathrm{FL}}}$                                     (1)$s.t.\left\{\begin{array}{c}{\Sigma }_{i=1}^m{l}_i=1\\ l_i\ge 0,i=\mathrm{1,2},...,m\end{array}\right.$其中，L代表权值向量，L＝(l₁,l₂,...,l_m)^T，F代表一个m×m的方阵，被称作信息矩阵，且有F＝(F_ij)_m×m，i,j＝1,2,...,m；某种汽油的实际体积分数值为x_t，t为样本数，t＝1,2,…,N；假设有m种方法来对混油做定量分析，这里有四种方法，所以m＝4；第i种方法的第t个样本的拟合值为x_it，i＝1,2,…,m；t＝1,2,…,N；在这里有四种方法，N个样本；是x_t的组合定量估计值；X＝[x₁,x₂,...,x_N]^T，X_i＝[x_i1,x_i2,...,x_iN]^T，i＝1,2,...,m，那么X代表混油的体积分数实际值向量，X_i代表第i种拟合方法得到的体积分数估计值向量，代表组合定量分析值向量；步骤S7：将四组体积分数估计值加权求和，得到最终体积分数估计值。