一种快速识别发动机燃料种类的中红外光谱方法

摘要

本发明公开了一种快速识别发动机燃料种类的中红外光谱方法，该方法包括收集具有一定数量的样品作为数据库样品；测定数据库样品中红外吸收光谱，建立燃料红外光谱数据库。对于待测发动机燃料样品的识别，首先测定其红外吸收光谱，然后由计算机自动根据红外光谱数据，选择合适区间的光谱数据，采取移动窗口法，计算待测样品与数据库中各个样品的相关系数，选择相关系数最大的样品类别作为未知样品的类别。本发明方法可在数分钟内快速判断发动机种类，确定其牌号，提高燃料打假能力，避免用户误用燃料或者使用掺假燃料带来的损失。

主权项

1.一种快速识别发动机燃料种类的中红外光谱方法，包括如下步骤：第一步：收集一定数量的样品作为数据库样品；第二步：测定数据库样品的中红外吸收光谱；第三步：将每个样品的种类信息和与其对应的红外光谱数据组合起来，建立燃料红外光谱数据库；其特征在于还包括：第四步：对于待测发动机燃料样品的识别，首先测定其红外吸收光谱，并选择合适区间的光谱数据，采取移动窗口法，计算待测样品红外光谱与数据库中各个样品红外光谱的相关系数，选择最大相关系数所对应样品的类别作为待测样品的类别，所述合适区间为719cm^－1～1298cm^-1和1491cm^－1～2763cm^－1，移动窗口法计算待测样品与数据库中样品的相关系数的过程如下：两个样品的光谱数据为X和Y，给定一移动窗口wn和波长i，则选定i－wn～i＋wn区间的吸光度数据计算X和Y的相关系数CR_i${\mathrm{CR}}_i=\frac{\underset{j=i-\mathrm{wn}}{\overset{j=i+\mathrm{wn}}{\Sigma }}(x_j-\overline{x_i})(y_j-\overline{y_i})}{\sqrt{\underset{j=i-\mathrm{wn}}{\overset{j=i+\mathrm{wn}}{\Sigma }}{(x_j-\overline{x_i})}^2}\sqrt{\underset{j=i-\mathrm{wn}}{\overset{j=i+\mathrm{wn}}{\Sigma }}{(y_j-\overline{y_i})}^2}}$其中，和分别为X和Y的光谱在波长i－wn～i＋wn的吸光度平均值；x_j和y_j为X和Y的光谱在波长i－wn～i＋wn的吸光度，wn为奇数：29；移动波长点i，每移动一个波长点后均选择该波长点±wn区间的吸光度计算相关系数CR_i，直到计算完所选区间的所有波长点的CR_i后，计算所有CR_i的平均值记为两个样品X和Y的相关系数CR，即n为波长数目；其中，第三步所述数据库构建过程如下：将样品类型数据矩阵Y，并列在中红外光谱数据矩阵X中,组成新的数据库矩阵Z，即：Y=[1  y₁]；$X=\left[\begin{array}{cc}{w}_1& A_1\\ w_2& A_2\\ ......& ......\\ w_n& A_n\end{array}\right];Z=\left[\begin{array}{c}X\\ Y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{w}_1& A_1\\ w_2& A_2\\ ......& ......\\ w_n& A_n\\ 1& y_1\end{array}\right]$其中，y₁为类型代码，汽油类型代码为1，柴油类型代码为2，3号喷气燃料代码为3，90号、93号和97号的车用汽油类型代码依次为10、11、12，90号、93号和97号的乙醇汽油类型代码依次为13、14、15，0号、－10号和－35号不同牌号的轻柴油类型代码依次为20、21、22，－10号和－35号的军用柴油类型代码依次为23、24；w_i为第i个波长，（i=1，2，......，n）A_i为第i个吸光度（i=1，2，......，n）,n为波长数目；