CN110907388A - 一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，包含以下步骤：1，建立溢油红外光谱信息采集系统，用于采集不同种类的溢油的红外光谱信息；2，通过采集系统标定来自不同种类的溢油的光谱信息；3，基于主特征红外光谱吸收峰位，建立不同种类溢油的光谱特征信息模型；4，采集待测溢油的红外光谱信息，根据步骤3建立的光谱特征信息模型，鉴别输出待测溢油的油种；所述待测溢油选取吸收强度最强的7个不同的主吸收峰位，作为判定待测溢油种类的特征吸收峰。本发明基于傅里叶红外光谱仪，建立包含多种溢油种类的红外光谱特征信息模型，使得待测溢油能够同时与多种溢油的谱图配比，从而能够迅速检测溢油的种类，提高溢油鉴别的效率。
Description
技术领域
本发明涉及油种鉴别的技术领域，具体涉及一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法。
背景技术
海洋面积大概占据了地球表面积的71％，是地上最稳定的生态系统，并且以其广阔的空间和丰富的资源对全球生态环境起着巨大的调节作用。随着人类活动范围的增大，海洋污染日益严重，其中来自船舶、石油平台、战争等的海上溢油是海洋污染的主要影响因素之一。
傅里叶红外光谱仪全名为傅里叶变换红外光谱仪(Fourier Transform InfraredSpectrometer，FTIR Spectrometer)，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，如图1所示，其主要由红外光源、光阑、干涉仪(分束器、动镜、定镜)、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。傅里叶红外光谱仪不同于色散型红外分光的原理，可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。对于海上溢油，不同的油种经过傅里叶变换光谱仪探测得到的光谱其吸收峰的位置和形状都不相同。
由于溢油鉴别时，需要将待测溢油与可疑溢油源样品的谱图进行比对。实际操作中可能需要检测多种可疑溢油源样品，工作量大。
发明内容
本发明的目的是为了快速、便捷、准确的鉴别溢油的种类，提供了一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法。该方法能够实现实时监测、简单便捷、可靠准确的溢油种类鉴别。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，包含以下步骤：步骤1，建立溢油红外光谱信息采集系统，用于采集不同种类的溢油的红外光谱信息；步骤2，通过所述的采集系统标定来自不同种类的溢油的光谱信息；步骤3，基于主特征红外光谱吸收峰位，建立含有不同种类溢油的光谱信息的光谱特征信息模型；步骤4，采集待测溢油的红外光谱信息，根据步骤3建立的光谱特征信息模型，鉴别输出待测溢油的油种；所述待测溢油选取吸收强度最强的7个不同的主吸收峰位，作为判定待测溢油种类的特征吸收峰。
较佳地，步骤1，所述的红外光谱信息采集系统选择傅里叶红外光谱仪。
较佳地，所述的傅里叶红外光谱仪包含：迈克尔逊干涉仪。
较佳地，步骤2中，每种溢油都重复采样5次进行平均法去噪处理，以获取准确高信噪比的不同溢油的红外光谱信息。
较佳地，每种样品红外光谱信息测量前，均对气体池进行蒸馏水和无水乙醇擦拭，并干燥处理。
较佳地，步骤3所述的光谱特征信息模型包含：实验室模拟风化后获得的溢油的光谱特征信息。
较佳地，验室模拟风化时，待模拟风化的溢油中混合有海水。
较佳地，在鉴定出待测溢油的油种后，输出存储于所述光谱特征信息模型中的该油种的谱图。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明基于傅里叶红外光谱仪，建立包含多种溢油种类的红外光谱特征信息模型，使得待测溢油能够同时与多种溢油的谱图配比，从而能够迅速检测溢油的种类，提高溢油鉴别的效率。
(2)本发明无需任何添加试剂，成本低。
(3)本发明采用了傅里叶红外光谱仪，检测准确可靠，识别率高。
附图说明
图1为傅里叶红外光谱仪的结构示意图。
图2是光谱特征信息模型建立过程示意图。
图3是溢油种类红外光谱鉴别流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图2和图3所示，本发明的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法包含以下步骤：步骤1，建立溢油红外光谱信息采集系统，用于采集不同种类的溢油的红外光谱信息；步骤2，通过所述的采集系统标定来自不同种类的溢油的光谱信息；步骤3，基于主特征红外光谱吸收峰位，建立不同种类溢油的光谱特征信息模型，即建立原油种类光谱库模型；步骤4，采集待测溢油的红外光谱信息，根据步骤3建立的光谱特征信息模型，鉴别输出待测溢油的油种；所述待测溢油选取吸收强度最强的7个不同的主吸收峰位，作为判定待测溢油种类的特征吸收峰。溢油红外光谱信息采集系统选择傅里叶红外光谱仪。傅里叶红外光谱仪内设有迈克尔逊干涉仪。
实施例1
1、采用迈克尔逊型红外光谱仪(具体型号为：上海光钙高科的红外光谱仪GFTI-LD19)，设计溢油的红外光谱信息采集系统，用于采集测量不同溢油种类的红外光谱信息。红外光谱仪主要包括光源、反射镜、迈克尔逊干涉仪、准直镜、光阑和样品池等核心部件，红外光谱采集测量范围为：4200-600cm-1，光谱分辨率1cm-1，扫描次数32次。
2、采用设计的红外光谱信息采集系统，进行背景红外光谱信息和不同油种的红外光谱信息测量，每种样品红外光谱信息测量前，都必须对气体池进行蒸馏水和无水乙醇进行擦拭，然后进行干燥处理，再进行样品导入测量，以保证获取的红外光谱信息准确可靠。每种溢油都重复采样5次进行平均法去噪处理，获取准确高信噪比的不同溢油的红外光谱信息。
3、采用主吸收峰法进行光谱特征信息模型建立，针对不同种类的溢油吸收红外光谱，选取吸收强度最强的7个不同的主吸收峰位，作为判定该类溢油的特征吸收峰，进而为溢油种类的判定提供光谱参考标准。
4、对待测溢油红外光谱与光谱特征信息模型中的谱图进行分析及匹配，从而给出被测溢油的类别输出，达到对未知溢油的种类鉴别的目的。
实施例2
由于海上溢油会受到风化影响，为使检测结果更准确，实施例2建立的光谱特征信息模型还包含：实验室模拟风化后获得的溢油的光谱特征信息。实验室模拟风化时，待模拟风化的溢油中混合有海水，将混合有海水的溢油进行风化处理。因此每种溢油种类样品均检测原油及风化处理后的谱图。
检测出被测溢油的种类时，仪器输出存储于光谱特征信息模型中的该油种的谱图，以供检测人员对被测溢油及匹配到的光谱特征信息模型中的谱图进行比对，保证鉴定结果的准确性。
综上所述，本发明基于傅里叶红外光谱仪，建立溢油种类的光谱谱库，使得待测溢油能够同时与多种溢油的谱图配比，从而能够迅速检测溢油的种类，提高溢油鉴别的效率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (8)
1.一种基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1，建立溢油红外光谱信息采集系统，用于采集不同种类的溢油的红外光谱信息；
步骤2，通过所述的采集系统标定来自不同种类的溢油的光谱信息；
步骤3，基于主特征红外光谱吸收峰位，建立含有不同种类溢油的光谱信息的光谱特征信息模型；
步骤4，采集待测溢油的红外光谱信息，根据步骤3建立的光谱特征信息模型，鉴别输出待测溢油的油种；所述待测溢油选取吸收强度最强的7个不同的主吸收峰位，作为判定待测溢油种类的特征吸收峰。
2.根据权利要求1所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，步骤1，所述的红外光谱信息采集系统选择傅里叶红外光谱仪。
3.根据权利要求2所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，所述的傅里叶红外光谱仪包含：迈克尔逊干涉仪。
4.根据权利要求1所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，步骤2中，每种溢油都重复采样5次进行平均法去噪处理，以获取准确高信噪比的不同溢油的红外光谱信息。
5.根据权利要求1所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，每种样品红外光谱信息测量前，均对气体池进行蒸馏水和无水乙醇擦拭，并干燥处理。
6.根据权利要求1所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，步骤3所述的光谱特征信息模型包含：实验室模拟风化后获得的溢油的光谱特征信息。
7.根据权利要求6所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，验室模拟风化时，待模拟风化的溢油中混合有海水。
8.根据权利要求1所述的基于红外光谱分析的溢油种类鉴别的方法，其特征在于，在鉴定出待测溢油的油种后，输出存储于所述光谱特征信息模型中的该油种的谱图。
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