文档介绍：浙江大学硕士学位论文
摘要
在炼油过程以及石油产品销售中,通常需要对产品的关键品质比如汽油辛烷
值等进行分析测定。传统的实验室分析方法不仅测定费用高,测量滞后大,而且
操作和维护复杂。拉曼光谱分析技术是一种快速的无损分析技术,可用于对石油
产品质量的离线和在线实时分析。为此,本文对拉曼光谱分析技术进行了深入研
究,并开发了一种新型汽油辛烷值拉曼测定仪,具体包括以下几个内容
通过阅读大量的中英文文献,对拉曼光谱分析技术的概念、原理及其在
石油产品质量分析中的应用做了较为系统完整的阐述。
将小波变换应用于汽油拉曼光谱信号的噪声滤除。与常用的噪声滤除方
法相比,小波变换能够较好地减弱荧光背景干扰和高频噪声,提高光谱数据的信
噪比,显著提高了基于偏最小二乘方法所建立的汽
油研究法辛烷值、马达法辛烷值预测模型的精度。
将最小二乘支持向量机
算法应用于汽油拉曼光谱定量校正,并结合实际应用需要,提出了一种自适应建
模方法。通过对一批汽油研究法辛烷值样本数据的仿真研究,结果表明
模型比常用的模型具有更好的预测效果与鲁棒性。
基于上述研究成果,并结合实际应用情况,开发研制了汽油辛烷值拉曼
测定仪。针对某石油产品销售公司提供的一组成品汽油样本,该测定仪己显示出
其良好的预测性能和较高的精度。
关键词拉曼光谱光谱预处理小波变换定量校正最小二乘支持向量机
汽油辛烷值
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浙江大学硕士学位论文

山
浙江大学硕士学位论文
第一章拉曼光谱分析技术综述
摘要随着激光器的出现、光电器件及计算机系统的长足发展,拉曼光谱技术己经成为近
年来发展最快、最有潜力、最引人瞩目的光谱分析技术之一,可以用来对很多有机
化合物进行定性和定最分析。本章首先简单介绍了拉曼光谱分析技术的发展历程、
物理学原理和技术特点,然后对定量分析的原理和过程进行了详细阐述,并系统地
分析讨论了应用于拉曼光谱定量分析中的数据预处理技术和定量校正技术。同时也
对拉曼光谱技术在各个领域特别是石油化工领域中的应用作了回顾与展望。
关键词拉曼光谱定量分析预处理多元校正石油化
引言
在科学研究中经常需要知道物质的组成、状态和结构,分析化学正是为了解
决这一问题而产生的一门学科。常规的分析化学是采用化学分析的方法研究物质
的特性,二次大战后由于物理学与电子技术的发展并引入到化学分析中,给分析
化学带来了革命性的变化,发展到了仪器分析时代。以紫外一可见分光光度法、
红外吸收光谱法、拉曼光谱法、核磁共振和顺磁共振波谱法等方法组成的光学分
析方法是仪器分析的一个主要内容,其中拉曼光谱技术又由于其独特的优点,得
到广泛应用,成为近年来发展最快的分析技术之一。
拉曼光谱分析技术包括定性分析和定量分析,定性分析的目的是确定物质的
组成与结构,而定量分析则是为了确定物质中某些组分的含量或是物质的品质属
性的值。与常用的化学分析方法不同,拉曼光谱分析法是一种间接分析技术,它
是用统计的方法在样品待测属性值与拉曼光谱数据之间建立一个关联模型〔或称
校正模型,。因此在对未知样品进行分析之前需要搜集一批用
于建立关联模型的训练样品或称校正样品,,获得用拉曼
光谱仪器测得的样品光谱数据和用常规方法测得的属性数据。受拉曼光谱仪器以
及测量环境等因素的影响,用拉曼光谱仪测得的原始光谱数据中会含有噪声,为
了获得较高的预测精度,必须对这些原始数据进行预处理,预处理后的光谱数据
才可以用于建立定性和定量校正模型。世纪年代产生的化学计量学
是一门化学分支学科,它应用数学和统计学方法设计和选择最
佳的侧量程序与实验方法,并通过解析化学数据来提供最大限度的化学信息梁
逸曾等,朱尔一等,。多元校正技术是化学计量
学的一个重要组成部分,多元校正技术在光谱分析中的成功应用促进了拉曼光谱
技术的推广。
从拉曼光谱技术的发展来看,拉曼光谱技术的不断进步离不开化学计量学的
第一章拉曼光谱分析技术综述
不断丰富,同时也是拉曼光谱仪器,特别是激光器、光电器件、计算机系统的不
断发展和进步的结果。
拉曼光谱具有制样简单、水的干扰少、分辨率较高的特点,所以拉曼光谱技
术可以广泛应用于有机物、无机物以及生物样品等领域的化学分析中。而拉曼光
谱技术在定量分析中所显示出的强大优点更使其具有快速延伸到各个工业领域
中的潜力。
众所周知,在化工生产中,从原料到成品的许多生产过程都需要监控,通常
是对各个工艺流程中产品的组分或某项品质指标进行定