基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油品成分檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測 甲醇汽油中甲醇含量的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，甲醇汽油作為新能源的重要組成部分，已經(jīng)在全球得到了廣泛的應(yīng)用。甲醇 汽油是甲醇、汽油及添加劑的混合物。根據(jù)甲醇含量不同，可分為M15，M20，M85等不同標(biāo)號 的甲醇汽油。甲醇含量是甲醇汽油的重要指標(biāo)。國家和地方標(biāo)準(zhǔn)中對車用甲醇汽油中的甲 醇含量有明確規(guī)定，甲醇含量指標(biāo)是生產(chǎn)企業(yè)、國家質(zhì)檢部門、用戶關(guān)心的重要指標(biāo)。因此， 對甲醇汽油中的甲醇含量檢測尤為重要。
[0003] 當(dāng)前，太赫茲波（terahertz，THz)是指頻率在0? 1-10THZ，波長在0? 03-3mm之間 的電磁波，介于微波和紅外之間，是宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的區(qū)域，在電磁波頻譜中 占有很特殊的位置。許多極性大分子振動和轉(zhuǎn)動能級間的躍迀正好處于太赫茲頻率范圍， 因此，太赫茲光譜可以反映由分子內(nèi)或分子間集體振動和晶格振動引起的低頻振動膜的本 征特性。因此，如何利用太赫茲時域光譜技術(shù)來檢測甲醇汽油中的甲醇含量，當(dāng)前還未能實 現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的實施例提供一種基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的 方法，以實現(xiàn)利用太赫茲時域光譜技術(shù)來檢測甲醇汽油中的甲醇含量。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的方法，包括：
[0007] 獲取多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，以該多個甲醇濃度已知的甲醇汽油為標(biāo)準(zhǔn)樣 本；其中，已知的甲醇濃度為甲醇濃度真實值。
[0008] 應(yīng)用太赫茲時域光譜系統(tǒng)測量所述標(biāo)準(zhǔn)樣本和待測樣本，生成標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲 時域光譜和待測樣本的太赫茲時域光譜，并分別獲取標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜以及待測樣 本的太赫茲參數(shù)譜；
[0009] 根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜和所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度，應(yīng)用偏最小二乘 法，留一交叉建模，計算各主成分的預(yù)測殘差平方和，并將所述預(yù)測殘差平方和的最小值對 應(yīng)的主成分確定為最優(yōu)主成分。
[0010] 根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜、所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度以及所述最優(yōu)主成 分設(shè)為偏最小二乘回歸法的參數(shù)建模計算，獲得偏最小二乘回歸系數(shù)以及偏最小二乘回歸 豐旲型；
[0011] 根據(jù)所述偏最小二乘回歸系數(shù)、待測樣本的太赫茲參數(shù)譜和所述偏最小二乘回歸 模型，獲取所述待測樣本的甲醇濃度。
[0012] 具體的，所述獲取多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，以該多個甲醇濃度已知的甲醇 汽油為標(biāo)準(zhǔn)樣本，包括：
[0013] 獲取甲醇汽油待測樣本的甲醇濃度的取值范圍；
[0014] 根據(jù)所述取值范圍，配制多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，以該多個甲醇濃度已知 的甲醇汽油為標(biāo)準(zhǔn)樣本。
[0015] 具體的，所述配制多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，包括：
[0016] 根據(jù)甲醇在汽油中的體積百分比設(shè)置多個甲醇濃度已知的甲醇汽油的濃度；或 者，根據(jù)甲醇在汽油中的質(zhì)量百分比設(shè)置多個甲醇濃度已知的甲醇汽油的濃度。
[0017] 此外，所述的基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的方法，還包 括：
[0018] 獲取標(biāo)準(zhǔn)樣本的預(yù)測殘差平方和PRESS:
[0020] 其中，N為樣本總數(shù)； < 為第i個標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度預(yù)測值；允為第i個標(biāo)準(zhǔn)樣 本的甲醇濃度真實值。
[0021] 此外，所述的基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的方法，還包 括：
[0022] 根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度預(yù)測值和甲醇濃度真實值，確定標(biāo)準(zhǔn)樣本對應(yīng)的相 關(guān)系數(shù)r和均方根誤差RMSE;
[0023] 所述相關(guān)系數(shù)r為：
[0024] 所述均方根誤差RMSE為：
[0025] 其中，義為標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度真實值的平均值；^為標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度預(yù) 測值的平均值。
[0026] 具體的，所述獲取多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，以該多個甲醇濃度已知的甲醇 汽油為標(biāo)準(zhǔn)樣本，包括：
[0027] 確定所述均方根誤差RMSE是否大于一預(yù)設(shè)閾值；
[0028] 若RMSE大于所述預(yù)設(shè)閾值，根據(jù)已獲取的待測樣本的甲醇濃度的取值范圍，重新 配置多個甲醇濃度已知的甲醇汽油作為標(biāo)準(zhǔn)樣本。
[0029] 本發(fā)明實施例提供的基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量的方法， 通過獲取多個甲醇濃度已知的甲醇汽油作為標(biāo)準(zhǔn)樣本，應(yīng)用太赫茲時域光譜系統(tǒng)測量所述 標(biāo)準(zhǔn)樣本和待測樣本，從而生成標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲時域光譜和待測樣本的太赫茲時域光 譜，并分別獲取標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜以及待測樣本的太赫茲參數(shù)譜；進(jìn)而根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣 本的太赫茲參數(shù)譜和標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度，應(yīng)用偏最小二乘法，留一交叉建模，計算各主成 分的預(yù)測殘差平方和，并將該預(yù)測殘差平方和的最小值對應(yīng)的主成分確定為最優(yōu)主成分。 之后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜、標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度以及所述最優(yōu)主成分設(shè)為偏最小 二乘回歸法的參數(shù)建模計算，獲得偏最小二乘回歸系數(shù)以及偏最小二乘回歸模型；從而根 據(jù)偏最小二乘回歸系數(shù)、待測樣本的太赫茲參數(shù)譜和所述偏最小二乘回歸模型，獲取所述 待測樣本的甲醇濃度。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)利用太赫茲時域光譜技術(shù)來檢測甲醇汽油中的甲醇 含量的目的。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實施例提供的基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量 的方法的流程圖一；
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例提供的基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中甲醇含量 的方法的流程圖二；
[0033] 圖3為本發(fā)明實施例中的太赫茲時域光譜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意及工作原理圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明實施例中的太赫茲時域光譜示意圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明實施例中的太赫茲時域光譜在傅立葉變換后得到的頻域譜示意圖；
[0036] 圖6為本發(fā)明實施例中的待測樣本甲醇濃度的計算結(jié)果示意圖一；
[0037] 圖7為本發(fā)明實施例中的待測樣本甲醇濃度的計算結(jié)果示意圖二；
[0038] 圖8為本發(fā)明實施例中的待測樣本甲醇濃度的計算結(jié)果示意圖三。
【具體實施方式】
[0039] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0040] 如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的一種基于太赫茲時域光譜技術(shù)檢測甲醇汽油中 甲醇含量的方法，包括：
[0041] 步驟101、獲取多個甲醇濃度已知的甲醇汽油，以該多個甲醇濃度已知的甲醇汽油 為標(biāo)準(zhǔn)樣本。
[0042] 其中，已知的甲醇濃度為甲醇濃度真實值。
[0043] 步驟102、應(yīng)用太赫茲時域光譜系統(tǒng)測量所述標(biāo)準(zhǔn)樣本和待測樣本，生成標(biāo)準(zhǔn)樣本 的太赫茲時域光譜和待測樣本的太赫茲時域光譜，并分別獲取標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜以 及待測樣本的太赫茲參數(shù)譜。
[0044] 步驟103、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜和所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度，應(yīng)用偏 最小二乘法，留一交叉建模，計算各主成分的預(yù)測殘差平方和，并將所述預(yù)測殘差平方和的 最小值對應(yīng)的主成分確定為最優(yōu)主成分。
[0045] 步驟104、根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的太赫茲參數(shù)譜、所述標(biāo)準(zhǔn)樣本的甲醇濃度以及所述 最優(yōu)主成分設(shè)為偏最小二乘回歸法的參數(shù)建模計算，獲得偏最小二乘回歸系數(shù)以及偏最小 二乘回歸模型。
[0046] 步驟105、根據(jù)所述偏最小二乘回歸系數(shù)、待測樣本的太赫茲參數(shù)譜和所述偏最小 二乘回歸模型，獲取所述待測樣本的甲醇濃度。
[0047] 本發(fā)明實施例提