CN103207159A - 一种近红外光谱测量系统和方法 - Google Patents

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筵丽萍
罗来根
彭向军
戴健
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筵丽萍
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Abstract

本发明提出了一种近红外光谱测量系统和方法，所述系统包括用于容置油气的气室，所述气室一端设有用来发射近红外光的光源和接收装置，另一端设有反射装置，以将所述光源从气室一端射入的近红外光反射经过反射装置反射后射入该接收装置；所述气室设有用于加热的加热装置。所述方法包括：将气室内的油通过加热装置进行加热以使油充分挥发形成油气；打开气泵使气室内的油气循环以达到均衡；使所述光源发出的近红外光经过油气后通过气室另一端的反射装置反射后，由接收装置接收；通过光谱仪和数据分析主机测定所述油气在近红外波长吸收光谱谱图。本发明使得特定浓度的燃料油油气在近红外区的吸收光谱可以简便、直观获得。

Description

一种近红外光谱测量系统和方法
技术领域
本发明涉及一种测量方法，尤其是指一种对汽油、柴油、煤油等挥发液体的在近红外长波范围内光谱测量的近红外光谱测量系统和方法。
背景技术
近红外吸收光谱(Near Infrared Absorption Spectroscopy，NIAS)的原理建立于比尔-朗伯特定理之上，具体为：当测量光波穿过待测物质，物质特征光谱会吸收光波的能量，因而导致探测到的光功率发生变化。因此可运用NIAS吸收波长的不同判断物质的种类，并通过吸收量值的变化来判断物质的浓度。因此获得目标气体在近红外区域的吸收光谱特性，对于建立气体浓度传感具有重要意义。
一般来说，各种纯净物质都有其特征的吸收光谱。但是现有的近红外光谱测量系统和方法都是对纯净物质进行测量，而无法对于燃料油这样的多种成分混合而成的混合物进行测量。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷和不足，本发明的目的是提出一种对汽油、柴油、煤油等挥发气体的在近红外长波范围内光谱测量的近红外光谱测量系统和方法。
为了达到上述目的，本发明提出了一种近红外光谱测量系统，包括：用于容置油气的气室，所述气室一端设有用来发射近红外光的光源和接收装置，另一端设有反射装置，以将所述光源从气室一端射入的近红外光反射经过反射装置反射后射入该接收装置；所述气室设有用于加热的加热装置。
作为上述技术方案的优选，所述接收装置为准直镜；所述系统还包括光谱仪和数据分析主机，所述光谱仪与所述准直镜连接，所述数据分析主机与所述光谱仪连接。
作为上述技术方案的优选，用于测量气室内压力的压力计、用于检测气室内气体浓度的气体浓度检测仪。
作为上述技术方案的优选，所述气室还包括用于调节气室内油气均衡度的气泵。
作为上述技术方案的优选，所述光源输出波长为1000nm-2000nm的近红外光，所述气室加热温度不高于400℃。
作为上述技术方案的优选，所述近红外光谱测量系统还包括至少一个反射机构，所述反射机构包括两个分别设置于所述气室两端的反射装置。
本发明实施例还提出了一种利用前述任意一种近红外光谱测量系统对油气进行测量的近红外光谱测量方法，包括：
步骤101、将气室内的油通过加热装置进行加热以使油充分挥发形成油气；
步骤102、打开气泵使气室内的油气循环以达到均衡；
步骤103、使所述光源发出的近红外光经过油气后通过气室另一端的反射装置反射后，由接收装置接收；
步骤104、通过与接收装置连接的光谱仪和数据分析主机，测定所述油气在近红外波长吸收光谱谱图。
作为上述技术方案的优选，步骤101可以具体为：
步骤1011、打开光源以预热到稳定状态；
步骤1012、打开加热装置以使气室内的温度恒定；
步骤1013、通过微量进样器将待测油加入到气室内，以以使汽化。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：本发明提出了一种测量燃料油油气近红外光谱的系统和方法，使得特定浓度的燃料油油气在近红外区的吸收光谱可以简便、直观获得。
附图说明
图1为本发明实施例的系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例一做进一步说明。
如图1所示的，本发明提出了一种近红外光谱测量系统，包括：用于容置油气的气室，所述气室一端设有用来发射近红外光的光源和接收装置，另一端设有反射装置，以将所述光源从气室一端射入的近红外光反射经过反射装置反射后射入该接收装置；所述气室设有用于加热的加热装置。
其中，所述接收装置为准直镜；所述系统还包括光谱仪和数据分析主机，所述光谱仪与所述准直镜连接，所述数据分析主机与所述光谱仪连接。如图1所示的，在气室上还设有用于测量气室内压力的压力计、用于检测气室内气体浓度的气体浓度检测仪。所述气室还包括用于调节气室内油气均衡度的气泵。其中，所述光源输出波长为1000nm-2000nm的近红外光，所述气室加热温度不高于400℃。如图1所示的，在气室上设有微量进样器，以将待测的油注入气室内。更具体的，可以在光源前段设有一个均衡毛玻璃，以使入射光更为均衡。气室的两端都采用透光片，以使近红外光射入/射出。这种方式可以使近红外光在气室内进行至少两次穿透，增强测量的准确性。
当然，图1只是实现本发明的一种结构。还可以在设置一个或多个反射机构以增加近红外光在气室内进行穿透的次数。即：该所述反射机构包括两个分别设置于所述气室两端的反射装置。这样可以使近红外光在气室内进行多次穿透后才进入该射入该接收装置。
如图2所示的，本发明实施例还提出了一种利用前述任意一种近红外光谱测量系统对油气进行测量的近红外光谱测量方法，包括：
步骤101、将气室内的油通过加热装置进行加热以使油充分挥发形成油气；
步骤102、打开气泵使气室内的油气循环以达到均衡；
步骤103、使所述光源发出的近红外光经过油气后通过气室另一端的反射装置反射后，由接收装置接收；
步骤104、通过与接收装置连接的光谱仪和数据分析主机，测定所述油气在近红外波长吸收光谱谱图。
其中，步骤101可以具体为：
步骤1011、打开光源以预热到稳定状态；
步骤1012、打开加热装置以使气室内的温度恒定；
步骤1013、通过微量进样器将待测油加入到气室内，以以使汽化。
当然，本发明还可有其他实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种近红外光谱测量系统，其特征在于，包括：用于容置油气的气室，所述气室一端设有用来发射近红外光的光源和接收装置，另一端设有反射装置，以将所述光源从气室一端射入的近红外光反射经过反射装置反射后射入该接收装置；所述气室设有用于加热的加热装置。
2.根据权利要求1所述的近红外光谱测量系统，其特征在于，所述接收装置为准直镜；所述系统还包括光谱仪和数据分析主机，所述光谱仪与所述准直镜连接，所述数据分析主机与所述光谱仪连接。
3.根据权利要求1所述的近红外光谱测量系统，其特征在于，用于测量气室内压力的压力计、用于检测气室内气体浓度的气体浓度检测仪。
4.根据权利要求1所述的近红外光谱测量系统，其特征在于，所述气室还包括用于调节气室内油气均衡度的气泵。
5.根据权利要求1所述的近红外光谱测量系统，其特征在于，所述光源输出波长为1000nm-2000nm的近红外光，所述气室加热温度不高于400℃。
6.根据权利要求1所述的近红外光谱测量系统，其特征在于，所述近红外光谱测量系统还包括至少一个反射机构，所述反射机构包括两个分别设置于所述气室两端的反射装置。
7.一种利用如权利要求1-6任一项所述的系统对油气进行测量的近红外光谱测量方法，其特征在于，包括：
步骤101、将气室内的油通过加热装置进行加热以使油充分挥发形成油气；
步骤102、打开气泵使气室内的油气循环以达到均衡；
步骤103、使所述光源发出的近红外光经过油气后通过气室另一端的反射装置反射后，由接收装置接收；
步骤104、通过与接收装置连接的光谱仪和数据分析主机，测定所述油气在近红外波长吸收光谱谱图。
8.根据权利要求7所述的近红外光谱测量方法，其特征在于，所述步骤101具体为：
步骤1011、打开光源以预热到稳定状态；
步骤1012、打开加热装置以使气室内的温度恒定；
步骤1013、通过微量进样器将待测油加入到气室内，以以使汽化。
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