拉曼光譜合成技術及其在甲醇汽油分析中的應用.pdf

1、拉曼光譜是一種分子散射光譜，具有非侵入、無需樣品前處理、響應速度快、重現(xiàn)性好等特點，其應用范圍遍及化學、物理學、生物學和醫(yī)學等各個領域，對于純定性分析、測定分子結構和定量分析都有很大價值。但是，拉曼光譜分析技術作為一種間接分析方法，必須先用相似的樣品建立模型才能進行分析應用，所建立模型的精度極大程度上依賴于訓練樣本數(shù)據的數(shù)量、分布情況和準確性。然而，實際中往往很難采集到完備的訓練數(shù)據，拉曼光譜分析技術的應用受到很大的阻礙。本文在現(xiàn)有拉曼

2、光譜分析技術的基礎上，以汽油等石油化工產品為研究對象，提出了一種基于拉曼光譜線性疊加原理的拉曼光譜合成技術。旨在突破現(xiàn)有拉曼光譜分析技術的局限性，實現(xiàn)拉曼光譜建模中訓練數(shù)據的自動生成，解決拉曼光譜建模中訓練數(shù)據獲取困難等問題。本文的主要內容包括:
　　 ①簡單介紹了拉曼光譜的原理、特點和應用現(xiàn)狀，尤其是在本文研究對象石油化工領域的應用;介紹了拉曼光譜分析技術中的定量分析流程，常見拉曼光譜預處理方法和多元校正技術;闡述了訓練數(shù)據在

3、拉曼光譜建模時的重要性，并分析了現(xiàn)有拉曼光譜分析技術在此方面的局限性。
　　 ②提出了一種基于拉曼光譜線性疊加原理的拉曼光譜合成技術，通過數(shù)學計算擬合期望樣本的近似拉曼光譜，以解決現(xiàn)有拉曼光譜分析技術的局限性。以汽油和汽油中7種對油品指標有較大影響的物質為研究對象，配制相應汽油樣品，測量其拉曼光譜并進行預處理;在驗證了拉曼強度與物質濃度的線性關系的基礎上，提出了具體的拉曼光譜合成模型以及模型參數(shù)的辨識方法;通過合成光譜與實測光譜

4、的比較，對該模型的合成效果進行了檢驗。
　　 ③基于拉曼光譜合成技術，對甲醇汽油中甲醇含量的定量分析問題進行了研究。通過與傳統(tǒng)建模分析方法的比較，驗證拉曼光譜合成技術在實際分析應用中的優(yōu)勢和意義。首先，配制12個不同甲醇含量的甲醇汽油樣品，測量其拉曼光譜并進行預處理。然后，采用PLS方法建立了甲醇含量校正模型，其交叉檢驗標準差(SECV)為1.463％，但是，當僅采用4個樣本作為訓練集時，其預測檢驗標準差(SEP)達到4.248

5、％。之后，利用拉曼光譜合成技術合成8條期望的拉曼光譜數(shù)據，替代樣本的實測數(shù)據加入到訓練集，更新后的甲醇含量校正模型，其SEP下降至1.512％，精度有顯著的提高。
　　 ④基于本文的理論研究成果，研制了一種便攜式甲醇汽油多指標快速分析儀，能夠測定甲醇汽油中甲醇含量等7個關鍵性油品指標。分別從外觀、接口、硬件、軟件等各方面對儀器的設計與開發(fā)過程進行了全面的介紹。該儀器具有分析速度快、分析效率高、微量采樣、無需樣品前處理、只需少量訓