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基于便携式拉曼光谱仪校正的甲醇汽油甲醇含量分析

方旭 李琪 张正东 李轲 李庆武 于亚琴 李硕 舒慧

方旭,李琪,张正东,等. 基于便携式拉曼光谱仪校正的甲醇汽油甲醇含量分析[J]. 计量科学与技术,2022, 66(12): 21-26 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0189
引用本文: 方旭,李琪,张正东,等. 基于便携式拉曼光谱仪校正的甲醇汽油甲醇含量分析[J]. 计量科学与技术,2022, 66(12): 21-26 doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0189
FANG Xu, LI Qi, ZHANG Zhengdong, LI Ke, LI Qingwu, YU Yaqin, LI Shuo, SHU Hui. Analysis of Methanol Content in Methanol Gasoline Based on Calibration of Portable Raman Spectrometer[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(12): 21-26. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0189
Citation: FANG Xu, LI Qi, ZHANG Zhengdong, LI Ke, LI Qingwu, YU Yaqin, LI Shuo, SHU Hui. Analysis of Methanol Content in Methanol Gasoline Based on Calibration of Portable Raman Spectrometer[J]. Metrology Science and Technology, 2022, 66(12): 21-26. doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0189

基于便携式拉曼光谱仪校正的甲醇汽油甲醇含量分析

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2022.0189
基金项目: 国家市场监督管理总局科技计划项目(2021MK153);中国计量科学研究院基本科研业务费项目(AKYZZ2131、AKYZZ2234);院企横向科研项目(JSFW2102、KYH2206)。
详细信息
    作者简介:

    方旭(1998-),中国计量科学研究院联合培养研究生,研究方向:油品傅里叶红外光谱仪研制,邮箱:fangxu@mail.hfut.edu.cn

    通讯作者:

    李琪(1982-),中国计量科学研究院副研究员,研究方向:光谱计量,邮箱:liqi@nim.ac.cn

Analysis of Methanol Content in Methanol Gasoline Based on Calibration of Portable Raman Spectrometer

  • 摘要: 甲醇汽油作为汽油的替代燃料,具有经济环保的特点,其甲醇浓度对热值、抗爆性、燃烧效率等都有显著影响。作为一种无损、快速、便携、易操作、成本低的分析方法,便携式拉曼光谱已经被应用于甲醇汽油甲醇含量分析,然而便携式拉曼光谱仪的非线性拉曼频移示值误差影响分析建模的准确性。提出一种用于便携式拉曼光谱仪校正的甲醇汽油甲醇含量分析方法,使用拉曼频移标准物质聚苯乙烯进行多点校正,对校正拉曼光谱使用寻峰算法,基于两个甲醇特征峰,提出二元线性回归方法建立定量分析模型。模型的预测结果和评价指标均表明本方法可以对甲醇含量进行比较准确的预测。
  • 图  1  拉曼光谱仪原理图

    Figure  1.  Schematic diagram of Raman spectrometer

    图  2  聚苯乙烯校正前后拉曼光谱

    Figure  2.  Raman spectra of polystyrene reference materials before and after calibration

    图  3  不同浓度甲醇汽油校正拉曼光谱

    Figure  3.  Corrected Raman spectra of methanol gasoline with different concentrations

    图  4  寻峰算法流程图

    Figure  4.  Flow chart of peak detection algorithm

    图  5  19%浓度甲醇汽油拉曼特征峰

    Figure  5.  Raman characteristic peak of 19% methanol gasoline

    图  6  两种模型预测结果对照

    Figure  6.  Comparison of prediction results of two models

    表  1  聚苯乙烯特征峰拉曼频移修正值

    Table  1.   Raman frequency shift correction of polystyrene characteristic peaks

    拉曼频移
    (cm−1
    修正值
    (cm−1
    拉曼频移
    (cm−1
    修正值
    (cm−1
    621.2+5.21449.0+4.9
    795.5+4.81583.2+5.8
    1001.0+4.41602.4+4.1
    1031.2+4.02851.3+1.6
    1154.6+3.72907.5+7.5
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    表  2  38组甲醇汽油样品的配制方法

    Table  2.   Preparation method of 38 groups of methanol gasoline samples

    甲醇浓度(%)甲醇体积(mL)汽油体积(mL)
    10.19.9
    20.29.8
    30.39.7
    373.76.3
    383.86.2
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    表  3  模型评价指标比较

    Table  3.   Comparison of model evaluation indicators

    建模
    方法
    校正集预测集
    RMSECV$R_{ {{\rm{CV}}} }^2$RMSEP$R_{{\rm{P}}}^2$
    PLS1.6370.97871.2760.9848
    二元线性回归1.6720.97961.7170.9771
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-30
  • 录用日期:  2022-08-22
  • 网络出版日期:  2022-09-26
  • 刊出日期:  2022-12-18

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