[发明专利]一种醇类汽油中甲醇乙醇含量快速测定方法

摘要

本发明公开了一种醇类汽油中甲醇乙醇含量快速测定方法，该方法首先测量无水纯甲醇与无水纯乙醇的拉曼光谱、若干个已知甲醇乙醇含量汽油样本的拉曼光谱及其添加一定量甲醇后的拉曼光谱；对以上拉曼光谱进行预处理后，计算得到该已知汽油样本对应的光谱合成公式，并将该已知汽油样本的预处理后光谱及其合成公式参数存入模型数据库。对于未知待测汽油样本，只需测量其拉曼光谱并进行预处理，利用光谱合成公式就可以选择最相近的已知醇类样本，并可直接计算该待测样本的甲醇与乙醇含量。本发明将光谱合成技术应用于醇类汽油中甲醇乙醇含量的快速测定；不仅具有快速、准确的特点，同时只需少量建模样本，大幅度地降低了模型标定与模型维护工作量。

主权项

1.一种基于拉曼光谱合成技术的醇类汽油中甲醇乙醇含量快速测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）测量无水甲醇与无水乙醇的拉曼光谱，经过谱段选择、平滑除噪、荧光背景消除和最大值归一化等预处理得到预处理后的甲醇与乙醇拉曼光谱，分别记为光谱M与N，并存入模型数据库；（2）对于某一已知甲醇乙醇含量的醇类汽油样本，记为1#样本，其甲醇质量分数为m₀，乙醇质量分数为n₀，测量其拉曼光谱，经谱段选择、平滑除噪、荧光背景消除和饱和烃峰归一化等预处理得到预处理后光谱，记为光谱A；（3）取1#样本与无水甲醇配制成新的2#样本，其中，加入的甲醇质量分数为m，1#样本的质量分数为1m，测量其拉曼光谱并预处理得到预处理后光谱，记为光谱B；（4）根据拉曼光谱合成特性，光谱B可表示为光谱A与光谱M的加权代数和，并满足下式所示的关系：；其中，K_M为甲醇在混合汽油中的相对拉曼强度，a为合成系数，E为光谱误差；同时，利用最小二乘法求解B = β_A·A + β_M·M + E得到β_A和β_M，然后根据下式得到光谱合成公式中的关键参数K_M：；将1#样本的相关信息，包括预处理后光谱A、甲醇含量m₀、乙醇含量n₀和参数K_M，作为一条基础油样本数据存入模型数据库；（5）取不同的醇类汽油样本，重复步骤2、3、4，可建立一个包含多条基础油样本数据的模型数据库；（6）对于甲醇乙醇含量未知的待测醇类汽油样本，测量其拉曼光谱并预处理，得到预处理后光谱，记为光谱C；（7）依次从模型数据库中选取不同的基础油样本数据，利用最小二乘法求解C = β_A·A + β_M·M + β_N·N + E得到β_A、β_M、β_N和E，并计算E的平方和；（8）选择E平方和最小的基础油样本；根据该基础油样本的光谱A、参数K_M以及待测样本光谱C构造拉曼光谱合成公式，如下式所示：；其中，为待测样本相对于基础油样本的甲醇增量、为乙醇增量，K_N为乙醇在混合汽油中的相对拉曼强度，a为合成系数，E为光谱误差；然后可根据下式得到和：；最后结合该基础油样本的初始甲醇含量m₀、乙醇含量n₀，可根据下式得到待测样本中的甲醇含量m与乙醇含量n： 。